DE10057497A1 - Verfahren zur Signalisierung der zeitlichen Positionierung ein oder mehrerer Broadcastkanäle in einem UMTS-Funkkommunikationssystem nach dem 1.28 Mcps-TDD-Mode sowie zugehöriges UMTS-Funkkommunikationssystem - Google Patents

Abstract

Zur Signalisierung der zeitlichen Positionierung ein oder mehrerer Broadcastkanäle (BCH1) innerhalb einer Vielzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Frames (FRi, FRi+1) der Zeitschlitzstruktur einer Luftschnittübertragungsstelle (FU) zwischen mindestens einer Basisstation (BS1) und mindestens einem Teilnehmergerät (UE1) eines UMTS-Funkkommunikationssystems im 1.28 Mcps-TDD-Mode werden Downlink-Synchronisationsbursts (BU2) in mindestens vier aufeinanderfolgenden Subframes (SFi, SFi+1, SFi+2, SFi+3) der Zeitschlitzstruktur QPSK moduliert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalisierung der zeitlichen Positionierung ein oder mehrerer Broadcastkanäle innerhalb einer Vielzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Frames der Zeitschlitzstruktur einer Luftschnittübertragungs­ stelle zwischen mindestens einer Basisstation und mindestens einem Teilnehmergerät eines UMTS-Funkkommunikationssystems im 1.28 Mcps-TDD-Mode.

Bei einem zellular aufgebauten Funkkommunikationssystem wie zum Beispiel nach dem GSM (= Global System for Mobile Commu­ nications) oder UMTS-Standard (= Universal Mobile Telecommu­ nications System) wird dem jeweiligen Teilnehmergerät in sei­ ner momentanen Aufenthalts-Funkzelle mittels der dort zustän­ digen Basisstation über mindestens einen sogenannten Broadcast-Channel, d. h. Broadcastkanal, deren Luftschnitt­ stelle systemrelevante Informationen übermittelt. Solche sy­ stemrelevanten Informationen können beispielsweise Informa­ tionen zur Leistungsregelung des jeweiligen Teilnehmergeräts, insbesondere Mobilfunkgeräts oder über verfügbare CDMA-Codes (= Code Division Multiple Access) in der momentanen Aufent­ halts-Funkzelle dieses Teilnehmergeräts sein. Generell dient also ein solcher Broadcast-Channel zum Übermitteln von soge­ nannten zellspezifischen Informationen von einer Basisstation zu allen sich dort in deren Funkzelle aufhaltenden Teilneh­ mergeräten, insbesondere Mobilfunkgeräten. Der jeweilige Broadcast-Channel ist dabei als sogenannter Common-Channel ausgebildet, der von allen Mobilfunkgeräten, die sich in der jeweiligen Funkzelle befinden, ständig oder in bestimmten Zeitabständen abgehört wird. Insbesondere dient der Broadcast-Channel zum Übermitteln von sogenannten zellspezifischen Informationen wie zum Beispiel Cell-Id's, usw. Um für eine einwandfreie Funkverbindung zwischen der jeweiligen Ba­ sisstation und dem jeweiligen Teilnehmergerät in dessen mo­ mentaner Aufenthalts-Funkzelle zu sorgen, hören deshalb alle Teilnehmergeräte in dieser Funkzelle diesen mindestens einen Broadcast-Channel zumindest von Zeit zu Zeit ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Weg aufzu­ zeigen, wie im 1.28 Mcps-TDD-Mode von UMTS Broadcast-Chan­ nel-Informationen vom jeweiligen Teilnehmergerät in dessen momentaner Aufenthaltsfunkzelle in einfacher und zuverlässi­ ger Weise empfangen werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass Downlink-Synchronisationsbursts in mindestens vier aufeinan­ derfolgenden Subframes der Zeitschlitzstruktur QPSK (Quater­ nary Phase Shift Keying) moduliert werden, und dass durch diese QPSK-Modulation die zeitliche Positionszuordnung für ein oder mehrere zeitlich nachfolgende Broadcastkanäle zu den zeitlich aufeinanderfolgenden Frames und/oder Subframes der Zeitschlitzstruktur vorgenommen wird.

Dadurch, dass dem jeweiligen Teilnehmergerät durch die QPSK- Modulation (Quaternary Phase Shift Keying) von Downlink-Syn­ chronisationbursts in mindestens vier aufeinanderfolgenden Subframes jetzt die zeitliche Positionierung ein oder mehre­ rer nachfolgender Broadcast-Channel mitgeteilt wird, ist es für alle Teilnehmergeräte in der jeweiligen Funkzelle ermög­ licht, die Informationen über diesen Broadcast-Channel in einfacher und zuverlässiger Weise abzuhören.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein UMTS- Funkkommunikationssystem im 1.28 Mcps-TDD-Mode, das zur Si­ gnalisierung der zeitlichen Positionierung ein oder mehrerer Broadcastkanäle innerhalb einer Vielzahl von zeitlich aufein­ anderfolgenden Frames der Zeitschlitzstruktur einer Luft­ schnittübertragungsstelle zwischen mindestens einer Basisstation) und mindestens einem Teilnehmergerät nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteran­ sprüchen wiedergegeben.

Die Erfindungen und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Struktur eines sogenannten Multifra­ mes bei der Signalübertragung auf der Luftschnittstelle zwischen einer Ba­ sisstation und einem Teilnehmergerät eines Funkkommunikationssystems im 1.28 Mcps TDD-Mode von UMTS zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 in schematischer Darstellung die zeitliche Struktur eines normalen Bursts während eines Zeitschlitzes der Zeitschlitzstruktur nach Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Darstellung die zeitliche Struktur des Downlink - Synchronisationsbursts auf dem soge­ nannten Downlink Pilot Time Slot der Zeitschlitzstruktur nach Fig. 1,

Fig. 4 in schematischer Darstellung die zeitliche Struktur des sogenannten Uplink-Synchronisationsbursts auf dem Uplink Pilot Time Slot der Zeit­ schlitzstruktur nach Fig. 1,

Fig. 5 in schematischer Darstellung eine Ba­ sisbanddarstellung der verschiedenen Phasen sowie der zugeordneten komple­ xen Zeiger zusammengefaßt für eine QPSK- und π/4-QPSK-Modulation,

Fig. 6 in schematischer Darstellung Phasen­ sequenzen für vier aufeinanderfolgen­ de Downlink-Synchronisationsbursts zu deren π/4-QPSK-Codierung, um dem jeweiligen Teilnehmergerät diejenigen Zeitschlitze der Zeitrahmenstruktur nach Fig. 1 signalisieren zu können, die für die Übertragung von Teilen des Broadcast-Channels abgestellt sind, und

Fig. 7 mit 10 verschiedene Varianten der QPSK- Modulation von je vier aufeinander­ folgenden Downlink-Synchronisati­ onsbursts zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 mit 10 jeweils mit denselben Bezugszeichen verse­ hen.

Fig. 1 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. Dabei repräsentiert das Teilnehmergerät UE1 eine Vielzahl von Teilnehmergeräten, die sich gleichzeitig in derselben Funkzelle der Basisstation BS1 aufhalten. Diese sind hier im Ausführungsbeispiel der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden. Das Funkkommunikationssystem MCS weist aufgrund seiner zellularen Aufteilung neben der Basisstation BS1 eine Vielzahl weiterer Basissta­ tionen auf, mit deren Funkzellen ein vorgegebenes Versor­ gungsgebiet weitgehend vollständig abdeckbar ist. Diese wei­ teren Basisstationen sind hier im Ausführungsbeispiel der Übersichtlichkeit halber ebenfalls weggelassen worden.

Die jeweilige Basisstation jeder Funkzelle ist vorzugsweise durch mindestens einen Funksender und mindestens einen Funk­ empfänger gebildet. Sie weist vorzugsweise mindestens eine Sendeantenne und/oder Empfangsantenne auf. Zusätzlich oder unabhängig zu ihrer Funktion, eine Funkverbindung zu Teilneh­ mergeräten des Funkkommunikationssystems MCS bereitzustellen, kann die jeweilige Basisstation jeweils für die Daten-/Nach­ richtenübermittlung zu einem etwaig vorhandenen Festnetz sor­ gen.

Als Teilnehmergeräte sind vorzugsweise Mobilfunktelefone, insbesondere sogenannte Handys bzw. Zellulartelefone vorgese­ hen. Daneben können als Teilnehmergeräte auch sonstige Nach­ richten- und/oder Datenübertragungsgeräte wie zum Beispiel Internet-Endgeräte, Computer, Fernsehgeräte, Notebooks, Fax­ geräte, usw. mit zugeordneter Funkeinheit zum Kommunikations­ verkehr "on air", das heißt über mindestens eine Luftschnitt­ stelle vorgesehen sein und Komponenten des Funkkommunikati­ onsnetzes bilden. Die Teilnehmergeräte können dabei sowohl stationär, dass heißt ortsfest im Funknetz angeordnet sein, als auch sich mobil bzw. portabel an wechselnden Orten auf­ halten.

Im zellularen Funkkommunikationssystem MCS werden Funksignale wie z. B. Nachrichten und/oder Datensignale über die minde­ stens eine vordefinierte Luftschnittstelle FU zwischen minde­ stens einem Teilnehmergerät wie zum Beispiel UE1, insbesonde­ re Mobilfunkgerät und mindestens einer Basisstation wie zum Beispiel BS1 vorzugsweise nach einem Zeitmultiplex- Vielfachzugriffs-Übertragungsverfahren übertragen. Dies wird in der Fig. 1 dadurch veranschaulicht, daß dort zwischen der Basisstation BS1 und dem Teilnehmergerät UE1 zusätzlich die Zeitrahmenstruktur, d. h. die zeitliche Aufteilung in eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen, einer Si­ gnalübertragung über die Luftschnittstelle FU eingezeichnet ist. Das Funkkommunikationssystem MCS ist vorzugsweise nach dem UMTS-Standard (= Universal Mobile Telecommunications Sy­ stem) ausgebildet. Bei einem solchen Funkkommunikationssystem 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 Kommunikationssystems ins­ besondere 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 Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Teilnehmergerät und der jeweilig zugeordneten Basisstation (und umgekehrt) eine zeitliche Aufteilung der Funksignale in eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeit­ schlitzen vorgebbarer Zeitdauer sowie vorgebbarer Rahmen­ struktur vorgenommen. Mehrere Teilnehmer, die zeitgleich in derselben Funkzelle mit der dortigen Basisstation in Kommuni­ kation treten, werden in Kombination zur Zeitmultiplexauftei­ lung zweckmäßigerweise durch orthogonale Codes, insbesondere nach dem CDMA-Prinzip (Code Division Multiple Access), von­ einander hinsichtlich ihrer Nachrichten-/Datenverbindungen separiert. Insbesondere wird das Funkkommunikationssystem im sogenannten TDD-Mode (TDD = Time Division Duplex) betrieben. Im TDD-Mode wird eine getrennte Signalübertragung in Up- und Downlink Richtung (Uplink = Signalübertragung vom jeweiligen Mobilfunkgerät zur zugeordneten Basisstation; Downlink = Si­ gnalübertragung von der jeweilig zugeordneten Basisstation zum Mobilfunkgerät) durch eine entsprechende separate Zuwei­ sung von Zeitschlitzen mittels eines Zeitmultiplex-Verfahrens erreicht. Dabei wird nur eine einzige Trägerfrequenz zur Si­ gnalübertragung in Uplink und Downlink-Richtung zwischen dem jeweiligen Teilnehmergerät und der jeweilig zugeordneten Ba­ sisstation verwendet.

Für die Weiterentwicklung des UMTS-Standards ist insbesondere die Variante 1.28 Mcps (= Mega Chips) im TDD-Mode neben dem bereits spezifizierten 3.84 Mcps TDD-Mode und dem FDD-Mode zukünftig von Interesse. Der 1.28 Mcps TDD-Mode von UMTS be­ trifft im wesentlichen das chinesische Mobilfunksystem TD- SCDMA (Time Division Synchronous CDMA), das ebenso wie der 3.84 Mcps TDD-Mode die Techniken TDMA und CDMA kombiniert. Im 1.28 Mcps TDD erfolgt die Datenübertragung von Up- und Down­ link auf einer einzigen Frequenz per Zeitmultiplex (Uplink: Übertragung der Daten von der Mobilstation (Handy oder Ähnli­ chem) zur Basisstation (= NodeB); Downlink: Übertragung der Daten von der Basisstation zur Mobilstation). Die Trennung der Kanäle erfolgt vorzugsweise über orthogonale Codes.

Die Hauptunterschiede von 1.28 Mcps TDD zu 3.84 Mcps TDD von UMTS sind die um ein Drittel geringere Chipfrequenz und ein veränderter Rahmenaufbau. In 1.28 Mcps TDD sind jeweils zehn Zeitschlitze (= time slots) zu einem Sub-Rahmen (= Subframe) und zwei Sub-Rahmen jeweils zu einem Rahmen (= Frame) zusam­ mengefasst. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die zugehörige entsprechende Zeitrahmenstruktur. Dort sind je­ weils 24 TDMA-Rahmen wie zum Beispiel FRi, FRi + 1, . . .FRi + 23 zu einem sogenannten Kontroll-Multiframe wie zum Beispiel MF1 zusammengefasst. Je ein TDMA-Zeitrahmen teilt sich in zwei sogenannte Sub-Zeitrahmen (Subframes) auf. So untergliedert sich beispielsweise der TDMA-Zeitrahmen (Frame) FRi in die beiden Subframes SFi, SFi + 1. Zum nachfolgenden Zeitrahmen (Frame) FRi + 1 sind die beiden Subframes SFi + 2, SFi + 3 zusam­ mengefasst. Jeder Subframe wie zum Beispiel SFi setzt sich aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen (time slots) wie zum Beispiel TS0, DwPTS, GP, UpPTS, TS1 mit TS6 zusammen. Mindestens einer der Zeitschlitze des jeweili­ gen Subframes ist dabei für den sogenannten Downlink Pilot Channel zur Übertragung mindestens eines Downlink-Synchronisationsbursts bzw. -signals allokiert. Im 1.28 Mcps TDD-Mode vom UMTS ist der time slot DwPTS für den Downlink Pilot Chan­ nel DwPCH1 abgestellt. In entsprechender Weise ist für die Uplinkrichtung der Zeitschlitz UpPTS für mindestens einen Uplink Pilot Channel zur Übertragung eines Uplink-Synchroni­ sationsbursts vorreserviert. Zwischen dem Downlink Pilot Time Slot DwPTS und dem Uplink Pilot Time Slot UpPTS ist ein Zeit­ schlitz GP als sogenannte Guard Period, dass heißt als Tot­ zeit vorgesehen, während der keine Übertragung in Up- und Downlinkrichtung erfolgt, um eine gegenseitige Störung der beiden Übertragungskanäle für den Uplink- und Downlink- Syn­ chronisationsburst jeweils im selben Subframe zu vermeiden.

Mindestens einer der restlichen Zeitschlitze TS0, TS1 mit TS6 innerhalb des jeweiligen Subframes wird für den sogenannten Broadcastkanal (= Broadcast-Channel) abgestellt, auf dem funk­ spezifische Informationen an alle in der jeweiligen Funkzelle sich aufhaltenden Mobilstationen von der diese bedienenden Basisstation gesendet werden. Bei der Zeitrahmenstruktur von Fig. 1 wird beispielsweise der erste Zeitschlitz TS0 jedes Subframes wie z. B. SFi für den Broadcast-Channel BCH1 reser­ viert.

Vorzugsweise weist jeder Frame eine zeitliche Länge, das heißt Zeitdauer FP von etwa 10 msec auf; ein Subframe ist so­ mit insbesondere etwa 5 msec lang.

Zusammenfassend betrachtet werden also innerhalb der Zeit­ schlitze (time slots) jedes Subframes wie zum Beispiel SFi etwaig zu übertragenden Daten in einer fest vorgegebenen Struktur, den sogenannten Bursts, übertragen. Es gibt dabei insbesondere drei Typen von Zeitschlitzen mit entsprechenden Bursts:
Der sogenannte "normal burst" wird in den Zeitschlitzen TS0 mit TS6 jedes Subframes wie zum Beispiel SFi verwendet. In der Fig. 2 ist schematisch der zeitliche Aufbau bzw. die zeitliche Struktur, d. h. die zeitliche Unterteilung eines Zeitschlitzes wie zum Beispiel TS1 für einen solchen normal burst wie zum Beispiel BU1 dargestellt. Der normal burst BU1 weist vier Zeitabschnitte bzw. Zeitsektionen DA1, MA, DA2, GP1 auf, die für die Übertragung von verschiedenen Gruppen von Funksignaltypen reserviert sind. Der erste Zeitabschnitt DA1 ist für die Übertragung von Nutzdaten bzw. Nutznachrich­ ten sogenannten Data Symbols allokiert, das heißt vorbelegt. Danach werden im zweiten, nachfolgenden Zeitabschnitt bzw. - block MA sogenannte Midambels übertragen. Dies sind Signale für die Kanalschätzung des jeweiligen Teilnehmergeräts und/oder der jeweiligen Basisstation. Aufgrund dieser Kanal­ schätzparameter wird in vorteilhafter Weise eine Kanalentzer­ rung im jeweiligen Teilnehmergerät, insbesondere in der je­ weiligen Mobilstation, und/oder der jeweiligen Basisstation durchgeführt. Nach diesem Zeitblock MA folgt wiederum ein Zeitabschnitt DA2 für eine weitere Übertragung von Nutzdaten bzw. Nutzsignalen. Dadurch, das die Midambels für die Kanal­ schätzung zwischen den beiden Blöcken DA1, DA2 mit den Nutz­ daten bzw. Nutzsignalen übertragen werden, wird weitgehend sichergestellt, das der jeweilige Funkkanal optimal im Zeit­ mittel entzerrt werden kann. Während des vierten, letzten Zeitabschnitts GP1 des Bursts BU1 wird schließlich keine Si­ gnalübertragung vorgenommen, dass heißt, diese sogenannte Guard Period ist unbelegt, um eine Sicherheitslücke bzw. Tot­ zeit zwischen den einzelnen, zeitlich nacheinander übertrage­ nen time slots Ts0, DwPTS1, DP, UPTS1, Ts1 mit TS6 bereitzu­ stellen. Dadurch werden insbesondere störende Signalüberlage­ rungen bzw. Interferenzen von Signalen aufeinanderfolgender Slots, die etwaig durch Signallaufzeitunterschiede wie zum Beispiel bei Mehrwegeausbreitung auftreten könnten, weitge­ hend vermieden. Auf diese Weise ist eine einwandfreie Si­ gnalübertragung über die Luftschnittstelle FU weitgehend si­ chergestellt.

Insgesamt betrachtet kann also während des jeweiligen Zeit­ schlitzes die Funkübertragung eines sogenannten normal bursts (Datenbüschels), der eine zeitliche Sektionierung in symbols (Chips) für die erste Gruppe von Nutzdaten, den Midambels, der zweiten Gruppe von Nutzdaten, sowie der Guard Period ent­ hält, erfolgen. Im 1.28 Mcps TDD-Mode vom UMTS weist der nor­ mal burst BU1 eine Gesamtlänge von 864 Chips auf, was einer Gesamtzeitdauer von 675 µsec bei einer Chipdauer von Tc = 781.25 nsec entspricht. Jeder Datenblock DA1 bzw. DA2 des Bursts BU1 besteht vorzugsweise aus 352 Chips. Die Midambel­ sektion MA hat eine Länge von 144 Chips; die Guard Period GP1 ist 16 Chips lang. Mit der in 1.28 Mcps TDD definierten Chipfrequenz (entspricht einer Chipdauer von Tc = 781.25 nsec) hat der normale Burst BU1 eine Länge von 675 µsec. In den normalen Zeitschlitzen TS0 mit TS6 lassen sich bis zu 16 Bursts zeitgleich unterbringen, die sich durch ihre Spreizcodes unterscheiden. Entsprechend dem Spreizfaktor kann pro Burst eine unterschiedliche Anzahl von Daten übertragen werden.

Fig. 3 zeigt schematisch die zeitliche Unterteilung bzw. Struktur eines Downlink-Synchronisationsbursts BU2, der wäh­ rend des Downlink Pilot Time Slots DwPTS des jeweiligen Sub­ frames wie zum Beispiel SFi gesendet wird. Er weist während eines ersten Zeitabschnitts eine Guard Period, das heißt Tot­ zeit GP2 auf. Dieser folgt als zweiter Sektionsabschnitt ein sogenannter Synchronisationsblock SYNC1 nach. Im 1.28 Mcps TDD-Mode von UMTS wird die Guard Period GP2 des Downlink- Synchronisationsbursts BU2 etwa gleich 32 Chips lang gewählt. Für den Synchronisationsblock SYNC1 wird vorzugsweise eine Länge von 64 Chips gewählt. Auf diese Weise weist der Down­ link-Synchronisationsburst im 1.28 Mcps TDD-Mode eine Ge­ samtlänge von 96 Chips auf, was einer Zeitdauer von 96 Tc = 75 µsec entspricht, wobei Tc die Chipdauer Tc = 781.25 nsec angibt. Der jeweilige Downlink-Synchronisationsburst wird dabei jeweils stets im selben vorreservierten Downlink Pilot Time Slot wie z B. DwPCH1 übertragen, dass heißt es besteht eine vorausgewählte feste Zuordnung zu den time slots jedes Subframes.

In entsprechender Weise wird der sogenannte Uplink-Synchro­ nisationsburst nur in einem fest zugeordneten Uplink Pilot Time Slot wie zum Beispiel UpPTS übertragen. Dieser Uplink- Synchronisationsburst ist bezüglich seiner zeitlichen Struk­ tur schematisch in Fig. 4 gezeichnet. Er weist als erste Zeitsektion einen Synchronisationsblock SYNC2 auf, dem eine Guard Period GP3 nachfolgt, dass heißt sein zeitlicher Aufbau ist umgekehrt zur Abfolge der Zeitsektionen des Downlink- Synchronisationsbursts von Fig. 3. Im 1.28 Mcps TDD-Mode von UMTS wird der Synchronisationsblock SYNC2 des Uplink-Syn­ chronisationsbursts vorzugsweise etwa gleich 128 Chips, die zeitliche Länge der Guard Period insbesondere etwa gleich 32 Chips gewählt. Damit weist der Uplink-Synchronisationsburst vorzugsweise eine zeitliche Gesamtlänge von 160 Tc = 125 µsec auf.

Zwischen dem Uplink- und Downlink-Synchronisationsbursts ist in der zeitlichen Abfolge von Zeitschlitzen des jeweiligen Subframes entsprechend Fig. 1 ein Zeitschlitz GP als zusätz­ liche Guard Period, dass heißt Totzeit, vorgesehen, um eine gegenseitige Störung zu vermeiden. Die Länge dieser zusätzli­ chen Guard Period GP ist im 1.28 Mcps-Mode von UMTS vorzugs­ weise etwa gleich 96 Chips gewählt.

Für den derzeitigen 1.28 Mcps TDD-Mode sind zwei digitale Mo­ dulationsverfahren definiert: QPSK (Quaternary Phase Shift Keying) und π/4-QSPK. Mit Modulation ist hierbei die Verände­ rung des hochfrequenten Trägersignals in Abhängigkeit der zu übertragenden Daten gemeint. Für die Übertragung der Daten in Datenblöcken des normalen Bursts wird QPSK verwendet. Hierzu werden jeweils zwei Datenbits zu einem Datensymbol zusammen­ gefasst. Diese modulieren dann das Trägersignal zum Beispiel mit der Phase 0°, 90°, 180° oder 270°. Für die Übertragung der Daten im Synchronisationsblock des Downlink-Synchronisa­ tionsbursts wird hingegen π/4-QPSK verwendet. π/4-QPSK ist eine um 45° verschobene Version von QPSK, so dass in diesem Fall die Phase des Trägersignals zum Beispiel mit 45°, 135°, 225° oder 315° moduliert wird. Diesen verschiedenen Phasen PH im Basisband lassen sich in mathematisch vorteilhafter Weise entsprechend Fig. 5 komplexe Zeiger KZ mit Realteil und/oder Imaginärteil zuordnen. Im Einzelnen ist z. B. der Phase 0° der komplexe Zeiger KZ = 1, der Phase PH = 45° der komplexe Zei­ ger KZ = 1 + j, usw. zugewiesen.

Der Downlink Pilot Time Slot wie z. B. DwPTS des jeweiligen Subframes wie z. B. SFi ist jeweils für die Übertragung des Downlink Pilot Channels wie z. B. DwPCH1 abgestellt. Auf die­ sem Downlink-Synchronisationskanal wird der mit π/4-QPSK mo­ dulierte Downlink-Synchronisationscode C_DL,sync übertragen. Im 1.28 Mcps TDD-System sind vorzugsweise insgesamt 32 verschie­ dene Downlink-Synchronisationscodes definiert, mit der die einzelnen Funkzellen des Funkkommunikationssystems unter­ schieden werden können. Die jeweilige Basisstation sendet in ihrer Funkzelle auf dem Downlink Pilot Channel wie zum Bei­ spiel DwPCH1 ihren Synchronisationscode. Dadurch ist es einer Mobilstation in der Funkzelle dieser Basisstation ermöglicht, sich bezüglich des zeitlichen Taktes dieser Basisstation zu synchronisieren, dass heißt sich an die von der Basisstation vorgegebene Zeitrahmenabfolge und Zeitschlitzstruktur der Luftschnittübertragungsstelle anzupassen. Desweiteren wird mit der π/4-QPSK Modulation des jeweiligen Synchronisati­ onscodes dem jeweiligen Teilnehmergerät in der Funkzelle der jeweiligen Basisstation die zeitliche Position des Broadcast- Channels wie zum Beispiel BCH1 innerhalb der Zeitrahmenstruk­ tur, insbesondere innerhalb des jeweiligen Kontroll- Multiframes wie zum Beispiel MF1 signalisiert.

Multiframes sind organisatorische Strukturen von Zeitrahmen, mit denen festgelegt wird, in welchen Zeitabständen, in wel­ chen Frames und/oder wie häufig die physikalischen Kanäle ge­ sendet werden. Beispielsweise ist im 1.28 Mcps TDD-Mode für den Primary Common Control Physical Channel P-CCPCH ein soge­ nannter Control-Multiframe mit 24 TDMA-Rahmen definiert, das heißt in jeweils 24 aufeinanderfolgenden TDMA-Rahmen wird ei­ ne bestimmte Anzahl von P-CCPCH (Primary Common Control Phy­ sical Channel) mit jeweils einer vorgebbaren Interleaving- Periode, hier von etwa 20 msec in Downlink-Richtung gesendet. Diese Interleaving-Periode von 20 msec entspricht hierbei im 1.28 Mcps TDD-Mode vorzugsweise der Zeitdauer von 2 Frames bzw. 4 Subframes. Die Interleaving-Periode gibt also die zeitliche Spreizung der auf dem P-CCPCH übertragenen Daten an. Der Grund für diese zeitliche Spreizung liegt insbesonde­ re darin, dass die Kapazität eines einzelnen Burt's nicht ausreicht, alle Broadcast-Information innerhalb eines einzi­ gen Subframes zu übermitteln.

Dem Primary Common Control Physical Channel P-CCPCH auf phy­ sikalischer Ebene ist dabei der Broadcast-Channel BCH auf Transportebene zugeordnet.

Da über den Broadcast-Channel systemrelevante Informationen der jeweiligen Funkzelle, wie zum Beispiel Informationen zur Leistungsregelung oder über verfügbare CDMA-Codes, von der jeweiligen Basisstation zu den Mobilstationen in dieser Funk­ zelle übertragen werden, ist es wünschenswert, dass alle in einer Funkzelle befindlichen Teilnehmergeräte, insbesondere Mobilstationen, diesen Broadcast-Kanal weitgehend einwandfrei empfangen können. Deshalb sendet die für die jeweilige Funk­ zelle zuständige Basisstation diesen Broadcast-Channel zweck­ mäßigerweise von Zeit zu Zeut, vorzugsweise in periodischen Abständen in Form der Kontroll-Multiframes. Zum Empfang die­ ser Broadcast-Informationen hören dabei alle Teilnehmergeräte in dieser Funkzelle diesen Broadcast-Channel von Zeit zu Zeit, insbesondere periodisch ab. Um die Broadcast- Informationen, die die jeweilige Basisstation in ihre Funk­ zelle sendet, einwandfrei vom jeweilig dort anwesenden Teil­ nehmergerät detektieren zu können, ist es vorteilhaft, an das jeweilige Teilnehmergerät Informationen darüber zu liefern, wann, wo und wie oft die Broadcast-Kanäle innerhalb eines Kontroll-Multiframes von der zuständigen Basisstation gesendet werden. Wegen der Interleaving-Periode, dass heißt der zeitlichen Spreizung des dem jeweiligen Broadcast-Channel zu­ geordneten physikalischen Primary Common Control Physical Channels P-CCPCH (- hier von etwa 20 msec -) ist es zweckmä­ ßig, Downlink-Synchronisationsbursts in mindestens 4 aufein­ anderfolgenden Subframes wie zum Beispiel SFi, SFi + 1, SFi + 2, SFi + 3 (vergleiche Fig. 1) QPSK zu modulieren und dadurch diesen 4 Subframes eine spezifische Phasensequenz zur Codie­ rung der zeitlichen Position des Broadcast-Channels im Mul­ tiframe zuzuweisen. Das jeweilige Teilnehmergerät kann dann durch QPSK-Demodulation der Downlink-Synchronisationsbursts, die während des Downlink Pilot Time Slots DwPTS in mindestens vier aufeinanderfolgender Subframes beim Teilnehmergerät ein­ treffen, eine zeitliche Positionszuordnung für ein oder meh­ rere zeitlich nachfolgende Broadcast-Channels zu den zeitlich aufeinanderfolgenden Frames und/oder Subframes der Zeit­ schlitzstruktur vornehmen. Wegen der Interleaving-Periode des Broadcast-Channel's bzw. des korrespondierenden Primary-Com­ mon Control Physical Channel's ist es für das jeweilige Teil­ nehmergerät zur zeitlichen Positionsbestimmung, das heißt zeitrichtigen Abhörens der Broadcast-Channels Informationen innerhalb der Multiframe-Zeitrahmenstruktur zweckmäßig, eine Sequenz von mindestens 4 Phasen auszuwerten, was durch Demo­ dulation von Downlink-Synchronisationsbursts von mindestens 4 aufeinanderfolgenden Downlink Pilot Channels erreicht werden kann. Denn die Zeitdauer eines Subframes beträgt ein Viertel der Interleaving-Periode von 20 msec.

Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung Phasensequenzen für 4 aufeinanderfolgende Downlink-Synchronisationsbursts. Die jeweilige Phasensequenz von 4 Einzelphasenwerten ist je­ weils mit PS bezeichnet. Der jeweiligen Phasensequenz sind jeweils in eindeutiger Weise System Frame Nummern auf Grund der mathematischen Beziehung (SFN/2) mod 8 zugeordnet. Jede der 8 verschiedenen Phasensequenzen korrespondiert somit in eindeutiger Weise mit einer System Frame Nummern SFN. Für die Tabelle nach Fig. 6 ist beispielsweise der Start einer Interleaving-Periode jeweils mit einer Phase von 45° angezeigt. Die Nummerierung der Frames innerhalb des Multiframes läuft von 0 bis 23. Die aktuelle Position im Multiframe wird mit dem Zähler ZSFN (System Frame Number Counter) angezeigt. Bei­ spielsweise wird mit der Phasensequenz 45°, 225°, 225°, 225° signalisiert, dass der Broadcast-Channel in den Frames 0, 1, 16 und 17 gesendet wird. In diesen Fällen ist (SFN/2) mod 8 = 0. Entsprechend wird mit der Phasensequenz 45°, 225°, 225°, 315° signalisiert, dass der Broadcast-Channel in den Frames 14 und 15 gesendet wird. In diesen Fällen ist (SFN/2) mod 8 = 7. Falls das Teilnehmergerät keine der in der Tabelle von Fig. 6 definierten Phasensequenzen detektieren kann, so wie­ derholt es zweckmäßigerweise den Vorgang zur Positionsbestim­ mung zum nächstmöglichen Zeitpunkt, das heißt bei Detektion des nächsten Downlink-Synchronisationsbursts. Denn dadurch wird gleichzeitig auch die Zeitschlitzstruktur nach Fig. 1 beim jeweiligen Teilnehmergerät festgelegt.

Die Tabelle nach Fig. 6 entspricht den Verhältnissen bei ei­ ner π/4-QPSK Modulation der Downlink Synchronisationsbursts. Durch die Subtraktion von 45° bei den angegebenen Phasense­ quenzen erhält man die Verhältnisse für die QPSK-Modulation der Downlink-Synchronisationsbursts.

Zusammenfassend betrachtet wird also beim erfindungsgemäßen Verfahren die zeitliche Positionierung ein oder mehrerer Broadcast-Channels innerhalb einer Vielzahl von zeitlich auf­ einanderfolgenden Frames der Zeitschlitzstruktur einer Luft­ schnittübertragungsstelle dadurch dem jeweiligen Teilnehmer­ gerät signalisiert, dass Downlink-Synchronisationsbursts in mindestens 4 aufeinanderfolgenden Subframes der Zeitschlitz­ struktur QPSK moduliert werden. Durch diese QPSK-Modulation kann dann die zeitliche Positionszuordnung für einen oder mehrere zeitlich nachfolgende Broadcast-Channels zu den zeit­ lich aufeinanderfolgenden Frames und/oder Subframes der Zeit­ schlitzstruktur vorgenommen werden. Dadurch, dass lediglich eine einzige gemeinsame Modulationsart sowohl für die Daten in den normalen Bursts als auch in den Downlink-Synchronisa­ tionsbursts verwendet wird, reduziert sich der Implementie­ rungsaufwand für die Demodulation im Empfänger eines Teilneh­ mergeräts gegenüber der bisherigen Implementierungsweise mit zwei verschiedenen Modulationsarten (QPSK und π/4-QPSK). Da­ durch wird sowohl die Signalverarbeitung als auch die Hard­ ware vereinfacht. Zwei verschiedene Modulationsverfahren für die Daten der normalen Bursts sowie für die Downlink-Syn­ chronisationsbursts würden insbesondere bei der Downlink­ übertragung zu einem zu großen Aufwand führen, da im Downlink die Ressourcen knapper als im Uplink sind. Denn das jeweilige Teilnehmergerät lädt in der Regel einen größeren Datenstrom von der Basisstation herunter, als es in Uplink-Richtung zur Basisstation schickt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit eine unnötige Komplexität vermieden. Gleichzeitig wird eine Harmonisierung mit den beiden anderen UMTS-Modes herbeigeführt, die ebenfalls nur QPSK verwenden.

Die Fig. 7 mit 10 veranschaulichen anhand von vier Tabel­ len vier Varianten zur QPSK-Modulation von Downlink-Synchro­ nisationsbursts. In der linken Spalte jeder Tabelle ist je­ weils durch die mathematische Formel (SFN/2) mod 8 in eindeu­ tiger Weise eine Sequenz von Frame-Nummern codiert. Diesen Framecodenummern 0 bis 7 sind dabei entsprechend der Tabelle nach Fig. 6 in eindeutiger Weise Sequenzen von System Frame Nummern SFN zugeordnet. Diese Frame-Nummern-Sequenzen geben jeweils diejenigen Frames an, über die die jeweilige Broadcast-Information zeitlich verteilt gesendet wird. Die­ sen Codenummern 0 mit 7 ist jeweils in komplexer Schreibweise eine Phasensequenz von vier Phasen zugeordnet, mit denen je­ weils die Downlink-Synchronisationsbursts von 4 aufeinander­ folgenden Subframes SFi, SFi + 1, SFi + 2, SFi + 3 QPSK-moduliert werden. Die Phasensequenzen entsprechend der Tabelle von Fig. 7 sind dabei gegenüber den Phasensequenzen nach Fig. 6 um -45° versetzt gewählt. Die Phasensequenzen entsprechend der Tabelle von Fig. 8 sind um +45° gegenüber den Phasense­ quenzen der Tabelle von Fig. 6 versetzt. Die Phasensequenzen entsprechend den Tabellen nach den Fig. 9 und 10 sind ge­ genüber den Phasensequenzen der Tabelle von Fig. 6 schließ­ lich um +135° sowie -135° verdreht.

Die Tabelle nach Fig. 7 zeigt die QPSK-Modulation der Down­ link-Synchronisationsbursts von vier aufeinanderfolgenden Downlink Pilot Channels zur Signalisierung der Positionen der Broadcast-Channels im 24-er Kontroll-Multiframe. Die QPSK- Modulation ist dargestellt durch die Multiplikation der Down­ link - Synchronisationsbursts mit den entsprechenden komple­ xen Zeigern nach der Tabelle von Fig. 6 abzüglich der Phase von 45°. Der Start der Interleaving-Periode wird jeweils durch die Phase 0° bzw. den Faktor 1 angezeigt. Beispielswei­ se wird mit der Phasensequenz 0°, 180°, 180°, 180° (ent­ spricht der Folge C_DL,sync, -C_DL,sync, C_DL,sync, -C_DL,sync signali­ siert, dass der Broadcast-Channel in den Frames 0, 1, 16 und 17 gesendet wird. C_DL,sync steht dabei stellvertretend für den jeweiligen Downlink-Synchronisationsburst, der einen spezi­ fischen Synchronisationscode repräsentiert.

Die Tabelle entsprechend der Fig. 8 zeigt die QPSK- Modulation der Downlink-Synchronisationsbursts von vier auf­ einanderfolgenden Downlink Pilot Channels. Dabei wird der Start der Interleaving-Periode jeweils durch die Phase 90° bzw. mit dem Faktor +j angezeigt. Beispielsweise wird mit der Phasensequenz 90°, 270°, 270°, 270° (entspricht der Folge +j C_DL,Sync, -j C_DL,sync, _-j C_DL,sync, _-j C_DL,Sync) signalisiert, dass der Broadcast-Channel in den Frames 0, 1, 16 und 17 gesendet wird.

Die Tabelle nach Fig. 9 zeigt die QPSK-Modulation der Down­ link-Synchronisationsbursts von vier aufeinanderfolgenden Downlink Pilot Channels entsprechend einer dritten Variante. Dabei wird der Start der Interleaving-Periode jeweils durch die Phase 180° bzw. mit dem Faktor -1 angezeigt. Beispiels­ weise wird mit der Phasensequenz 180°, 0°, 0°/0° (entspricht der Folge -C_DL,sync, C_DL,sync, C_DL,sync, C_DL,sync) signalisiert, dass der Broadcast-Channel in den Frames 0, 1, 16 und 17 gesendet wird.

Entsprechend der vierten Variante nach der Tabelle von Fig. 10 wird der Start der Interleaving-Periode jeweils durch die Phase 270° bzw. mit dem Faktor -j angezeigt. Beispielsweise wird mit der Phasensequenz 270°, 90°, 90°, 90° (entspricht der Folge -j C_DL,sync, +j C_DL,sync, +j C_DL,sync, +j C_DL,sync) signali­ siert, dass der Broadcast-Channel in den Frames 0, 1, 16 und 17 gesendet wird.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel nach der ersten Varian­ te kann insbesondere folgendermaßen durchgeführt werden:
Ausgehend von der Rahmenstruktur nach Fig. 1 wird der Broadcast-Channel P-CCPCH im Zeitschlitz TS0 und der Down­ link-Synchronisationskanal DwPCH1 im DwPTS gesendet. Deswei­ teren ist in der Funkzelle ein 24-er Control Multiframe defi­ niert, der die Broadcast-Kanäle jeweils in den Frames 0, 1, 16 und 17 in Downlinkrichtung sendet. Demnach wird die Basis­ station in den jeweiligen Frames die Downlink-Synchronisati­ onsbursts bzw. Synchronisationscodes C_DL,sync mit den Faktoren +1, -1, -1 und -1 modulieren, welche auf den DwPCH übertragen werden, um die Position der Broadcast-Kanäle im Multiframe dem jeweiligen Teilnehmergerät, insbesondere der jeweiligen Mobilstation anzuzeigen. Der Start der Interleaving-Periode wird durch die Phase 0° bzw. den Faktor 1 gekennzeichnet. Al­ le Teilnehmergeräte der Funkzelle hören nun den Downlink- Synchronisationskanal ab. Falls die Teilnehmergeräte die Pha­ sensequenz 0°, 180°, 180°, 180° (entspricht der Folge C_DL,sync, -C_DL,sync, C_DL,sync, -C_DL,sync) detektieren können, so wis­ sen sie, in welchen Frames/Zeitschlitzen die Broadcast-Kanäle innerhalb des Kontroll-Multiframes gesendet werden, und kön­ nen zukünftig an diesen Positionen gezielt, insbesondere pe­ riodisch, die Broadcast-Channels abhören.

Analog zum diesem Ausführungsbeispiel kann auch bei den übri­ gen, vorstehenden Varianten 2 mit 4 vorgegangen werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Signalisierung der zeitlichen Positionierung ein oder mehrerer Broadcastkanäle (BCH1) innerhalb einer Vielzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Frames (FRi, FRi + 1) der Zeitschlitzstruktur einer Luftschnittübertragungs­ stelle (FU) zwischen mindestens einer Basisstation (BS1) und mindestens einem Teilnehmergerät (UE1) eines UMTS- Funkkommunikationssystems im 1.28 Mcps-TDD-Mode, dadurch gekennzeichnet,
dass Downlink-Synchronisationsbursts (BU2) in mindestens vier aufeinanderfolgenden Subframes (SFi, SFi + 1, SFi + 2, SFi + 3) der Zeitschlitzstruktur QPSK (quaternary phase shift keying) mo­ duliert werden,
und dass durch diese QPSK-Modulation die zeitliche Positions­ zuordnung für ein oder mehrere zeitlich nachfolgende Broadcastkanäle zu den zeitlich aufeinanderfolgenden Frames und/oder Subframes der Zeitschlitzstruktur vorgenommen wird.

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 den Downlink-Synchronisationsbursts (BU2) in der Abfolge von mindestens vier Subframes durch die QPSK-Modulation eine spezifische Phasenfrequenz zugeordnet wird, durch die die Nummern (SFN) derjenigen Frames und/oder Subframes mitgeteilt wird, in der Teile des jeweiligen Broadcastkanals (BCH1) be­ reitgestellt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das für die Nachrichtensignale und/oder Datensignale, die über die Luftschnittübertragungsstelle (FU) von der jeweiligen Basisstation (BS1) zum jeweiligen Teilnehmergerät (UE1) in deren Funkzelle gesendet werden, ebenfalls die QPSK- Modulation zur Codierung verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils 24 Frames der Zeitschlitzstruktur zu einem Kon­ troll-Multiframe (MF1) zusammengefasst werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Broadcastkanal (BCH1) auf mindestens vier Subframes (SFi, SFi + 1, SFi + 2, SFi + 3) verteilt zeitlich ge­ spreizt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Broadcast-Kanal (BCH1) auf dem physikali­ schen Übertragungskanal P-CCPCH (Primary Common Control Phy­ sical Channel) übertragen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Downlink-Synchronisationsburst (BU2) auf dem physikalischen Übertragungskanal DwPCH (Downlink Pilot Channel) übertragen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Startzeitpunkt der Interleaving-Periode des jeweili­ gen Broadcastkanals (BCH1) in derselben Funkzelle jeweils durch dieselbe, vordefinierte Phase des empfangenen Downlink -Synchronisationsbursts (BU2) angezeigt wird.

10. UMTS-Funkkommunikationssystem im 1.28 Mcps-TDD-Mode, das zur Signalisierung der zeitlichen Positionierung ein oder mehrerer Broadcastkanäle (BCH1) innerhalb einer Vielzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Frames (FRi, FRi + 1) der Zeit­ schlitzstruktur einer Luftschnittübertragungsstelle (FU) zwi­ schen mindestens einer Basisstation (BS1) und mindestens ei­ nem Teilnehmergerät (UE1) nach einem der vorhergehenden An­ sprüche ausgebildet ist.