Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Datenübertragung
der genannten Art anzugeben, bei dem Störungen zwischen mehreren Verbindungen
möglichst
gering gehalten werden.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren
sowie einer Station gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte
Ausund Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Übertragen
von Daten mehrerer Verbindungen mit sich jeweils während der
bestehenden Verbindung ändernden Übertragungsraten
in einem Kommunikationssystem, in dem
- – die Übertragungsrate
jeder Verbindung wenigstens einen ersten Wert und einen im Vergleich zum
ersten Wert höheren
zweiten Wert annehmen kann,
- – für jede Verbindung
der erste Wert der Übertragungsrate
häufiger
auftritt als der zweite Wert der Übertragungsrate,
- – und
zueinander orthogonale Spreizcodes zum Spreizen der zu übertragenden
Daten und wenigstens zwei Verwürfelungscodes
zum Verwürfeln
der gespreizten Daten zur Verfügung
stehen, sieht folgende Schritte vor:
- – zum
Erreichen des ersten Wertes der Übertragungsrate
werden die Daten der entsprechenden Verbindung vor ihrer Übertragung
mit einem für die
Verbindung individuellen Spreizcode gespreizt und mit dem ersten
Verwürfelungscode
verwürfelt und
anschließend übertragen,
- – und
zum Erreichen des zweiten Wertes der Ubertragungsrate werden die
Daten der entsprechenden Verbindung vor ihrer Übertragung in zwei Gruppen
aufgeteilt, woraufhin die Daten der ersten Gruppe mit einem der
Spreizcodes gespreizt und mit dem ersten Verwürfelungscode verwürfelt werden,
die Daten der zweiten Gruppe mit einem der Spreizcodes gespreizt
und mit dem zweiten Verwürfelungscode
verwürfelt
werden und die Daten anschließend übertragen
werden, wobei für
jede der beiden Gruppen jeder Verbindung ein im Vergleich zu der
entsprechenden Gruppe der anderen Verbindungen individueller Spreizcode
verwendet wird.
Durch die Erfindung wird erreicht,
dass nur in dem (relativ) seltenen Fall der hohen Übertragungsrate
der zweite Verwürfelungscode
für die
jeweilige Verbindung verwendet wird. Während der übrigen Zeit wird ausschließlich der
erste Verwürfelungscode verwendet.
Dies hat den Vorteil, dass die Verbindungen sich relativ wenig stören. Da
die Spreizcodes orthogonal zueinander sind, ergibt die Verwendung desselben
Verwürfelungscodes
(aber unterschiedlicher Spreizcodes) für mehrere Verbindungen nämlich keine
Aufhebung dieser Orthogonalität.
Das bedeutet, dass die Verbindungen empfängerseitig leicht zu trennen
sind. Werden dagegen Daten unter Verwendung unterschiedlicher Verwürfelungscodes übertragen,
wird die Orthogonalität
der verwendeten Spreizcodes aufgehoben, es kommt zu Störungen zwischen
den Verbindungen. Diese Störungen
werden durch die Erfindung verringert, weil für jede der beiden Verbindungen
der höhere
Wert der Datenrate seltener auftritt als der niedrige Wert. Nur
in diesem seltenen Fall sieht die Erfindung die Verwendung des zweiten
Verwürfelungscodes
vor.
Die Erfindung ist in beliebigen Kommunikationssystemen,
insbesondere Funkkommunikationssystemen anwendbar.
Das Kommunikationssystem kann ein
Mobilfunksystem mit Funkzellen sein und die Daten der Verbindungen
können
von einer Basisstation des Mobilfunksystems in Abwärtsrichtung
zu unterschiedlichen Teilnehmerstationen übertragen werden. Die Spreizcodes
können
zur Unterscheidung von einzelnen Verbindungen innerhalb wenigstens einer
der Funkzellen dienen und die Verwürfelungscodes zur Unterscheidung
von Verbindungen innerhalb einer der Funkzellen von Verbindungen
innerhalb anderer der Funkzellen. Somit ist die Erfindung insbesondere
zur Anwendung in einem Mobilfunksystem nach dem UMTS-FDD-Standard
geeignet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung
bilden die zu übertragenden
Daten für
jede Verbindung Datenpakete, die einen Header und einen Datenanteil
aufweisen.
Eine Weiterbildung der Erfindung
sieht vor, dass für
jede Verbindung der erste Wert der Übertragungsrate vorliegt, wenn
der Header des aktuell zu übertragenden
Datenpakets eine erste Länge
aufweist, und der zweite Wert der Übertragungsrate vorliegt, wenn
der Header des aktuell zu übertragenden Datenpakets
eine zweite Länge
aufweist, die länger als
die erste Länge
ist. Die Erfindung eignet sich somit insbesondere für die Anwendung
im Zusammenhang mit der eingangs erwähnten ROHC-Methode.
Die Verbindungen können Sprachverbindungen
sein und der Datenanteil der Datenpakete kann durch codierte Sprache
gebildet werden.
Es ist vorteilhaft, wenn bei Aufbau
jeder Verbindung für
diese zum Erzielen sowohl des ersten als auch des zweiten Wertes
der Übertragungsrate Übertragungsressourcen
reserviert werden, wobei die Übertragungsressourcen
durch den ersten Verwürfelungscode
und den zweiten Verwürfelungscode jeweils
in Verbindung mit den entsprechenden Spreizcodes gebildet werden.
Dies entspricht einer Allokierung der Übertragungsressourcen für die jeweilige
Verbindung und stellt sicher, dass für jede Datenrate ausreichend Übertragungskapazität vorgehalten
wird.
Die erfindungsgemäße Station zum Übertragen
der Daten der Verbindungen weist die Mittel bzw. Komponenten auf,
die zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie seiner Aus- und Weiterbildungen notwendig sind. Die Station
kann vorzugsweise eine Basisstation in einem Mobilfunksystem sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand
von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
1 Einen
Ausschnitt eines Kommunikationssystems mit einer Basisstation und
zwei Teilnehmerstationen,
2 Funkzellen
des Kommunikationssystems aus 1,
3A das
Spreizen und Verwürfeln
von Daten von Verbindungen aus 1 unter
Nutzung eines ersten Verwürfelungscodes,
3B das
Spreizen und Verwürfeln
von Daten von Verbindungen aus 1 unter
Nutzung eines zweiten Verwürfelungscodes,
4A ein
kurzes Datenpaket, das über eine
Verbindung aus 1 zu übertragen
ist,
4B ein
langes Datenpaket, das über eine
Verbindung aus 1 zu übertragen
ist,
4C die
Aufteilung des Datenpakets aus 4B in
zwei Gruppen von Daten und
5 den
Aufbau der Basisstation aus 1.
1 zeigt
einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems mit
einer Basisstation BS und zwei Teilnehmerstationen MS1, MS2. Die
Teilnehmerstationen sind mobile Stationen, für die Erfindung ist dies jedoch
unwesentlich. Sie können
daher auch stationär
sein. Das Kommunikationssystem ist ein zellulares Mobilfunksystem,
das nach dem UMTS-FDD- (Universal Mobile Telecommunications System – Frequency
Division Duplex-) Standard arbeitet.
2 zeigt
ausschnittsweise die zellulare Struktur des Kommunikationssystems.
Das System wird durch einander benachbarte Funkzellen gebildet,
von denen 2 lediglich
zwei Funkzellen Z1, Z2 zeigt und weitere nur andeutet. In jeder
Funkzelle stehen dieselben 256 zueinander orthogonalen Spreizcodes
SC1..256 (Spreading Codes) zum Spreizen der zu übertragenden Daten zur Verfügung. Außerdem sind
jeder Funkzelle Z1, Z2 neun Verwürfelungscodes
VC1..9, VC10..18 (Scrambling Codes) zugeteilt, die sich von Funkzelle
zu Funkzelle unterscheiden und die zum Verwürfeln der gespreizten Daten
vor ihrer Übertragung über die
Luftschnittstelle dienen. Das Spreizen dient einer Verbreiterung
des für
die Übertragung
erforderlichen Funkspektrums. Jeder Spreizcode besteht aus einer
Chipfolge, mit der die zu übertragenden
Daten gespreizt werden. Der Verwürfelungscode
dient anschließend
dazu, die Chipfolgen unterschiedlicher Verbindungen (insbesondere
aus unterschiedlichen Zellen) statistisch unabhängig voneinander zu machen.
Die in 1 gezeigten
Stationen BS, MS1, MS2 befinden sich innerhalb der Funkzelle Z1
aus 2. Zwischen der
Basisstation BS und den Teilnehmerstationen MS1, MS2 besteht jeweils
eine Verbindung V1, V2, über
die in Abwärtsrichtung
(Downlink) Daten D1, D2 übertragen
werden: Bei den Verbindungen V1, V2 handelt es sich um Sprachverbindungen.
Von Zeit zu Zeit werden die Daten D1, D2 jeder Verbindung V1, V2
in zwei Gruppen G11, G12; G21, G22 unterteilt, wie nachfolgend noch
erklärt wird.
Bei den Verbindungen V1, V2 handelt
es sich um Sprachverbindungen. Gemäß den 4A und 4B werden
die Daten D1 (für
die Daten D2 der zweiten Verbindung gilt dies ebenfalls) in Form
von Datenpaketen übertragen,
die jeweils einen Header (Kopfteil) H1, H2 und einen Datenteil DA
aufweisen. Bei den Datenanteilen DA handelt es sich um codierte
Sprachdaten der jeweiligen Verbindung V1. Es kann entweder ein kurzer
Header H1 gemäß 4A oder ein langer Header
H2 gemäß 4B mit dem Datenanteil DA übertragen
werden. Entsprechend schwankt die für die Übertragung notwendige Datenrate
während
der bestehenden Verbindung V1, wobei allerdings die Länge des
Datenanteils DA konstant ist (bei anderen Ausführungsbeispielen kann auch
diese schwanken und damit zur Schwankung der Datenrate der Verbindung
beitragen). Wird der kurze Header H1 mit dem jeweiligen Datenpaket übertragen,
ist die Datenrate niedriger, als wenn der lange Header H2 übertragen
wird. Die unterschiedliche Länge
der Header H1, H2 entsteht dadurch, dass mit der sogenannten Robust
Header Compression (ROHC) gearbeitet wird. Dies bedeutet, dass der
lange Header H2, der alle für
die Verbindung wesentlichen Angaben über die jeweils zugehörigen Datenanteile
DA enthält,
nur selten übertragen
wird, beispielsweise bei Aufbau der Verbindung oder bei während der
Verbindung auftretenden Störungen.
Die übrige
Zeit wird der kurze Header H1 verwendet, der wesentlich weniger
Daten enthält
als der lange Header H2.
Der Empfänger der Datenpakete verwendet bei
der Verarbeitung der Datenpakete mit dem kurzen Header H1 Angaben,
die ihm bei Verbindungsaufbau mittels des langen Headers H2 übermittelt worden
sind. Dann kann es ausreichen, wenn der kurze Header H1 nur wenige
Angaben, wie beispielsweise eine Sequenznummer zur Bestimmung einer Reihenfolge
der empfangenen Datenpakete, enthält. Die Länge des kurzen Headers H1 kann
beispielsweise drei Byte und die Länge des langen Headers H2 40
(bei Internet Protocol Version 4) bzw. 60 (bei Internet
Protocol Version 6) Byte betragen.
Gemäß 3A werden die Daten D1 der ersten Verbindung
V1 immer dann mit einem beliebigen der in der Funkzelle Z1 zur Verfügung stehenden Spreizcodes
SC1 gespreizt und anschließend
mit einem ersten der Verwürfelungscodes
VC1 verwürfelt, wenn
der Datenanteil DA mit dem kurzen Header H1 zu übertragen ist (4A). Für die Daten D2 der zweiten
Verbindung V2 erfolgt eine Spreizung mit einem anderen der Spreizcodes
SC2 und eine Verwürfelung
ebenfalls mit dem ersten Verwürfelungscodes VC1,
solange der kurze Header H1 aus 4A zu übertragen
ist, die Datenrate der Verbindung also relativ gering ist. Durch
die Verwendung unterschiedlicher Spreizcodes sind die Verbindungen
V1, V2 in den empfangenden Teilnehmerstationen MS1, MS2 unterscheidbar.
Gemäß 4C erfolgt eine Aufteilung der Daten
D1 jeder Verbindung V1 in zwei Gruppen G11, G12 immer dann, wenn
der Datenanteil DA mit dem langen Header H2 zu übertragen, die Datenrate also relativ
hoch ist. Im folgenden bezeichnet die erste Ziffer in der Bezeichnung
der Gruppe G11, G12 die jeweilige Verbindung und die zweite Ziffer
die jeweilige Gruppe dieser Verbindung. Dabei ist die Anzahl der Bits
der ersten Gruppe G11 vorzugsweise gleich der Anzahl der Bits, die
insgesamt im Falle des kurzen Headers zu übertragen sind (4A). Dies ermöglicht eine
gleiche empfängerseitige
Verarbeitung dieser Daten.
Gemäß 3A werden im Falle der relativ hohen
Datenrate (das heißt,
es sind lange Header H2 zu übertragen)
die Daten der ersten Gruppe G11 der ersten Verbindung V1 mittels
des ersten Spreizcodes SC1 gespreizt und mit dem ersten Verwürfelungscode
VC1 verwürfelt.
Die Daten der ersten Gruppe G21 der zweiten Verbindung V2 werden
im gleichen Fall mit dem zweiten Spreizcode SC2 gespreizt und mit
dem ersten Verwürfelungscode
VC1 verwürfelt. Die
verwendeten Spreizcodes SC1, SC2 können sich von denjenigen im
Fall der relativ niedrigen Datenrate unterscheiden. Sie müssen nur
zum gleichen Zeitpunkt für
die beiden Verbindungen V1, V2 (und zu weiteren parallelen Verbindungen,
die denselben Verwürfelungscode
VC1 nutzen) unterschiedlich sein, um diese voneinander unterscheiden
zu können.
Allerdings ist es vorteilhaft, für
die erste Gruppe G11, G21 denselben Spreizcode SC1, SC2 zu verwenden
wie bei der Übertragung
der Datenpakete mit den kurzen Headern H1. Hierdurch wird auf einfache Weise
sichergestellt, dass die denselben Verwürfelungscode VC1 nutzenden
Verbindungen V1, V2 sich hinsichtlich der Spreizcodes unabhängig von
der Datenrate unterscheiden.
3B zeigt,
wie im Falle der relativ hohen Datenrate (das heißt, es sind
lange Header H2 zu übertragen)
die zweite Gruppe G12, G22 jeder Verbindung V1, V2 vor ihrer Übertragung
verarbeitet werden. Die Daten der zweiten Gruppe G12 der ersten
Verbindung V1 werden mit einem beliebigen der Spreizcodes SC1 gespreizt
(der sich auch vom für das
Spreizen der ersten Gruppe G11 derselben Verbindung V1 genutzten
Spreizcode unterscheiden kann) und anschließend mit einem zweiten der
Verwürfelungscodes
VC2 verwürfelt.
Die Daten der zweiten Gruppe G22 der zweiten Verbindung werden mit
einem beliebigen anderen der Spreizcodes SC2 gespreizt und dann
mit dem zweiten Verwürfelungscode
VC2 verwürfelt.
Durch die Erfindung wird dafür gesorgt,
dass die zu übertragenden
Daten D1, D2 hauptsächlich mit
dem ersten Verwürfelungscode
VC1 verwürfelt werden.
Dies ist immer der Fall, sofern kurze Datenpakete (4A) zu übertragen sind. Nur in den
Ausnahmefällen,
dass lange Datenpakete (4B)
zu übertragen
sind, wird zusätzlich
auch der zweite Verwürfelungscode
VC2 eingesetzt. Hierdurch wird erreicht, dass meistens die Orthogonalität der Spreizcodes
SC1, SC2 durch die Verwendung desselben Verwürfelungscodes VC1 für die beiden
Verbindung V1, V2 zum Tragen kommt. Bei Verwendung desselben Verwürfelungscodes
VC1 für
mehrere Verbindungen sind nämlich
auch die verwürfelten
Chipsequenzen orthogonal zueinander. Nur in den seltenen Fällen der
langen Datenpakete führt
die dann vorgesehene Verwendung des zweiten Verwürfelungscodes VC2 dazu, dass
trotz der Orthogonalität
der Spreizcodes SC1, SC2 die Trennung der Verbindungen V1, V2 im
Empfänger
nicht mehr ideal ist. Dann nämlich
sind die verwürfelten
Chipsequenzen nicht mehr orthogonal zueinander.
Es ist vorteilhaft, wenn die Spreizcodes
und der erste und zweite Verwürfelungscode
für alle
Verbindungen bereits bei ihrem Aufbau fest für die Dauer der Verbindung
allokiert werden. Dann ist sicher gestellt, dass die Übertragung
der langen Datenpakete für
jede Verbindung jederzeit erfolgen kann. Andernfalls käme es eventuell
zu einem Abbruch der Verbindung. Obwohl somit für jede Verbindung V1, V2 Übertragungsressourcen,
die beide Verwürfelungscodes
einschließen,
ständig
zugeordnet sind, werden die Ressourcen des zweiten Verwürfelungscodes VC2
nur genutzt, sofern die langen Datenpakete zu übertragen sind. Während der übrigen Zeit
bleiben die auf dem zweiten Verwürfelungscode
VC2 reservierten Ressourcen ungenutzt. Das bedeutet, das dort keine
Daten übertragen
werden, so dass es zu keinen Interferenzen mit den mittels des ersten
Verwürfelungscodes
VC1 übertragenen
Daten kommt.
5 zeigt
den Aufbau der Basisstation aus 1.
Die Daten D1, D2 der Verbindungen V1, V2 werden einer Einheit E
zugeführt,
die die anhand der 3A und 3B geschilderte Spreizung
und Verwürfelung
vornimmt. Ein Mittel M stellt die zu verwendenden Spreizcodes SCn
und Verwürfelungscodes
VCm zur Verfügung.
Die gespreizten und verwürfelten
Daten D1, D2 werden von der Einheit E einer Übertragungseinheit TX zugeführt, die
sie anschließend über die
Luftschnittstelle zu den Teilnehmerstationen MS1, MS2 überträgt.
Obwohl die Erfindung vorstehend nur
anhand zweier Verbindungen V1, V2 erklärt wurde, ist sie vorteilhaft
auf eine größere Anzahl
gleichzeitig bestehender Verbindungen anwendbar. Es ist vorteilhaft,
sie auf alle Verbindungen in derselben Funkzelle Z1 anzuwenden,
die eine schwankende Datenrate aufweisen. Insbesondere ist es vorteilhaft,
sie auf alle Sprachverbindungen anzuwenden, deren Datenrate aufgrund
der schwankenden Länge
der zu übertragenden
Header der Datenpakete auf die beschrieben Art schwankt. Aufgrund
der beschränkten
Anzahl von Spreizcodes SC1..256 in jeder Funkzelle wird dies aber
nicht immer für
alle gleichzeitig bestehenden Verbindungen möglich sein. In solchen Fällen sollte die
Erfindung dann in der Weise umgesetzt werden, dass sie bevorzugt
(das heißt,
sofern aufgrund der zum jeweiligen Zeitpunkt noch nicht belegten
Spreizcodes möglich)
für alle
Verbindungen angewendet wird.
Die Erfindung ist auch anwendbar
auf Fälle, in
denen die Datenrate jeder Verbindung aus anderen Gründen schwankt
als die Verwendung unterschiedlich langer Header H1, H2. Sie ist
insbesondere auch anwendbar für
nach anderen Standards arbeitende Mobilfunksysteme, für andere
Funksysteme sowie ohne Funk arbeitende Kommunikationssysteme, bei
denen Verbindungen über
unterschiedliche Spreizcodes und Verwürfelungscodes getrennt werden
und die Datenrate der Verbindungen schwankt.