DE19904108A1 - Auflösung von Kollisionen auf einem Zugriffskanal - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäß wird von einer Funkschnittstelle ausgegangen, die jeweils eine Basisstation mit mehreren Teilnehmerstationen verbindet. Von sendenden Stationen können in einem Zeitschlitz entweder kurze zueinander zeitlich orthogonale Funkblöcke oder ein langer Funkblock gesendet werden. Damit ist eine skalierbare Informationsmenge übertragbar. Die Funkblöcke haben jeweils Mittambeln und Datenanteile, wobei die langen Funkblöcke zwei Mittambeln aufweisen, die derart positioniert sind, daß die zwei Mittambeln nach einer Übertragung bei einer empfangenden Station im wesentlichen zeitgleich mit den Mittambeln von im gleichen Zeitschlitz übertragenen kurzen Funkblöcken eintreffen. Durch Vergleich von Kanalschätzungen der zwei Mittambeln und ggf. einer Ausgleichsrechnung sind zwei sich überlagernde Funkblöcke trotz Kollisionen detektierbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Funk-Kommunika­ tionssystem zur Datenübertragung, insbesondere in einem Kanal mit willkürlichen Zugriff, bei dem Kollisionen sich überla­ gernder Signale auftreten.

In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen (bei­ spielsweise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnitt­ stelle zwischen sendender und empfangender Station (Basis­ station bzw. Teilnehmerstation) übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfre­ quenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Für zukünftige Mobilfunksysteme mit CDMA- oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren über die Funk­ schnittstelle, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Genera­ tion sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorge­ sehen.

Aus DE 198 17 771 ist ein Verfahren zur Nachrichtenübertra­ gung mit einer feineren Untergliederung von Zeitschlitzen bekannt. Bei diesem Verfahren wird in einem Kanal zum will­ kürlichen Zugriff die Kollisionswahrscheinlichkeit im Ver­ gleich zu beim GSM-Mobilfunksystem eingesetzten Verfahren verringert. Mit gesendeten Zugriffsfunkblöcken signalisiert eine Teilnehmerstation dem Netz, daß sie z. B. einen Verbin­ dungsaufbau wünscht. Der Zugriff auf einen Zeitschlitz oder einen Teil davon, der für die Zugriffsblöcke reserviert ist, erfolgt jedoch willkürlich, so daß es vorkommt, daß die Aus­ sendungen mehrerer unkoordiniert sendender Stationen sich bei der Empfangsseite überlagern. Durch die Überlagerung sind die Zugriffsblöcke bei der empfangenden Station nicht detektier­ bar.

Nach einer Kollision versuchen die Stationen erneut, einen Zugriffsblock zu senden. Je häufiger der Zugriff wiederholt werden muß, um so länger ist die Wartezeit und um so geringer ist die Effektivität dieses Zugriffsverfahrens.

In DE 198 17 771 ist das Problem dadurch abgemildert, daß mehrere zeitlich orthogonale Funkblöcke zugelassen werden, wodurch die Kollisionswahrscheinlichkeit sinkt. Durch die Verkürzung der Funkblocks auf zumindest die Hälfe der Dauer des Zeitschlitzes entsteht jedoch ein weiteres Problem. Die Kapazität von mit diesen kurzen Funkblöcken zu übertragenden Information ist stark eingeschränkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Funk-Kommunikationssysteme anzugeben, bei denen eine geringe Wahrscheinlichkeit nichtdetektierbarer Funkblöcke und eine erweiterte Kapazität für die übertragbare Informationsmenge verbunden werden. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Funk-Kommunikations­ system mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird von einer Funkschnittstelle ausgegangen, die jeweils eine Basisstation mit mehreren Teilnehmersta­ tionen verbindet. Von sendenden Stationen können in einem Zeitschlitz entweder kurze zueinander zeitlich orthogonale Funkblöcke oder ein langer Funkblock gesendet werden. Damit ist eine skalierbare Informationsmenge übertragbar.

Die Funkblöcke haben jeweils Mittambeln und Datenanteile, wobei die langen Funkblöcke zwei Mittambeln aufweisen, die derart positioniert sind, daß die zwei Mittambeln nach einer Übertragung bei einer empfangenden Station im wesentlichen zeitgleich mit den Mittambeln von im gleichen Zeitschlitz übertragenen kurzen Funkblöcken eintreffen. Bei Kollisionen überlagern sich damit auch die Mittambeln der Funkblöcke. In einem Zeitschlitz erlaubte Mittambeln sind der Empfangsseite bekannt, so daß durch Auswertung der empfangenen Mittambeln ein Rückschluß auf eine Kollision möglich ist und durch eine Unterscheidbarkeit der Übertragungswege von zwei übertragenen Funkblöcken auch trotz Kollisionen die Funkblöcke detektier­ bar bleiben.

Ein besonders vorteilhafter Anwendungsfall für das erfin­ dungsgemäße Verfahren ist die Aufwärtsstrecke der Funk­ schnittstelle, wobei die sendenden Stationen Teilnehmersta­ tionen sind und die empfangende Station die Basisstation ist. Eine Koordinierung zwischen den Teilnehmerstationen ist i. d. R. schwer möglich. Die Koordinierung würde Übertragungs­ ressourcen binden und z. B. einen Verbindungsaufbau verzögern. Neben Ressourcenanforderungen sind auch kurze Bestätigungs­ meldungen vorteilhafte Anwendungsfälle für die Funkblöcke, die ohne vorherige Ressourcenzuordnung gesendet werden.

Der für das Senden der Funkblöcke reservierte Zeitschlitz kann wie im GSM-Mobilfunksystem oder im Funk-Kommunikations­ system nach DE 198 17 771 Teil eines TDMA-Rahmens sein oder auch nur eine Zeitdauer während eines kontinuierlichen Über­ tragungsverfahrens. Werden die Funkblöcke mit individuellen Spreizkodes gespreizt, so wird ein Kanal, in dem die Funk­ blöcke gesendet werden, durch ein Frequenzband, einen Spreiz­ kode und einen Zeitschlitz gebildet. Die Spreizkodes ge­ statten eine weitere Unterscheidung gleichzeitig eintref­ fender Funkblöcke. Somit läßt sich das erfindungsgemäße Ver­ fahren in ein digitales Mobilfunksystem der 3. Generation integrieren.

Bei einem solchen Mobilfunksystem kommt vorteilhafterweise ein TDD-Teilnehmerseparierungsverfahren (TDD time division duplex) zum Einsatz, so daß auch asymmetrische Datendienste ohne Ressourcenverschwendung unterstützt werden. Bei TDD- Systemen besteht, ein größerer Bedarf für eine willkürlichen Zugriff, da bei Datendiensten allgemein und inbesondere bei einer sehr dynamischen Veränderung der Datenrate einer stän­ dige Datenratenanpassung vorgenommen werden muß. Die Erfin­ dung hängt jedoch nicht vom Duplex-Verfahren ab und kann auch bei einem FDD-Modus (FDD frequency division duplex) angewen­ det werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung führt die empfangende Station zur Feststellung einer Kollision basierend auf in dem Zeitschlitz empfangenen Signalen zwei Kanalschätzungen durch, wobei die den Mittambeln zuzuordnen­ den Signalanteile ausgewertet werden. Die zwei Ergebnisse der Kanalschätzung werden miteinander verglichen. Kollidieren ein langer mit einem kurzen Funkblock, dann kann zumindest eine Mittambel des langen Funkblocks korrekt empfangen werden.

Durch einen Vergleich mit der anderen empfangenen Mittambel wird die Kollision erkannt. Der Bereich einer Kollision ist beispielsweise anhand einer erhöhten Leistung feststellbar. Basierend auf der erkannten Kollision wird vorteilhafterweise eine Ausgleichsrechnung durchgeführt. Somit wird die Kanal­ schätzung des Bereiches mit einer Kollision durch eine Aus­ gleichstechnung unter Einbeziehung des Ergebnisses der Kanal­ schätzung im nicht von der Kollision betroffenen Bereich korrigiert.

Mit den korrigierten Ergebnissen der Kanalschätzung kann an­ schließend die Detektion der Funkblöcke durchgeführt werden. Selbst bei sich teilweise überlagernden Funkblöcke und ggf. gleichen Spreizkodes sind die Funkblöcke getrennt auswertbar, wenn zuvor die Kanalbedingungen bei der Übertragung der Funk­ blöcke korrekt abgeschätzt wurden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Mobilfunksystems,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Rahmenstruktur des TDD-Übertragungsverfahrens,

Fig. 3 eine schematische Darstellung von unterschiedlichen Zugriffsblöcken,

Fig. 4 eine Szenario mit Kollisionen von Funkblöcken un­ terschiedlicher Teilnehmerstationen,

Fig. 5 ein Ablaufplan der Signalauswertung und

Fig. 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Basissta­ tion.

Das in Fig. 1 dargestellte Mobilfunksystem als Beispiel eines Funk-Kommunikationssystem besteht aus einer Vielzahl von Mo­ bilvermittlungsstellen MSC, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einer Einrichtung RNM zum Zuteilen von funktechnischen Res­ sourcen verbunden. Jede dieser Einrichtungen RNM ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS. Eine solche Basisstation BS kann über eine Funkschnittstelle eine Verbindung zu Teilnehmerstationen, z. B. Mobilstationen MS oder anderweitigen mobilen und stationären Endgeräten, aufbauen. Durch jede Basisstation BS wird zumindest eine Funkzelle Z gebildet. Bei einer Sektorisierung oder bei hierarchischen Zellstrukturen werden pro Basisstation BS auch mehrere Funkzellen Z versorgt.

In Fig. 1 sind beispielhaft bestehende Verbindungen V1, V2, V3 zur Übertragung von Nutzinformationen und Signalisierungs­ informationen zwischen Mobilstationen MS und einer Basis­ station BS und eine Anforderung zur Ressourcenzuteilung in einem Zugriffskanal RACH durch eine weitere Mobilstation MS dargestellt. Alternativ zur Ressourcenanforderung sind auch kurze Bestätigungsmeldungen im Zugriffskanal RACH übertrag­ bar.

Ein Operations- und Wartungszentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunksystem bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfin­ dung zum Einsatz kommen kann, insbesondere für Teilnehmer­ zugangsnetze mit drahtlosem Teilnehmeranschluß.

Die Rahmenstruktur der Funkübertragung ist aus Fig. 2 ersicht­ lich. Gemäß einer TDMA-Komponente ist eine Aufteilung eines breitbandigen Frequenzbereichs, beispielsweise der Bandbreite B = 5 MHz, in mehrere Zeitschlitze ts gleicher Zeitdauer, beispielsweise 16 Zeitschlitze ts0 bis ts15, vorgesehen. Ein Frequenzband erstreckt sich über einen Frequenzbereich B. Ein Teil der Zeitschlitze ts0 bis ts8 werden in Abwärtsrichtung DL und ein Teil der Zeitschlitze ts9 bis ts15 werden in Auf­ wärtsrichtung UL benutzt. Dazwischen liegt ein oder mehrere Umschaltpunkte SP - in Fig. 2 nur ein Umschaltpunkt. Bei die­ sem TDD-Übertragungsverfahren entspricht das Frequenzband für die Aufwärtsrichtung UL dem Frequenzband für die Abwärts­ richtung DL. Gleiches wiederholt sich für weitere Träger­ frequenzen.

Innerhalb der Zeitschlitze ts werden Informationen mehrerer Verbindungen in Funkblöcken übertragen. Funkblöcke zur Nutz­ datenübertragung bestehen aus Abschnitten mit Daten d, in denen empfangsseitig bekannte Trainingssequenzen ma1 bis man eingebettet sind. Die Daten d mit 1 . . N Symbolen sind verbin­ dungsindividuell mit einer Feinstruktur, einem Teilnehmerkode c, gespreizt, so daß empfangsseitig beispielsweise n Verbin­ dungen durch diese CDMA-Komponente (CDMA code division multiple access) separierbar sind. Ein Kanal wird dabei durch ein Frequenzband B, einen Zeitschlitz, z. B. ts6, und einen Teilnehmerkode c gebildet.

Die Spreizung von einzelnen Symbolen der Daten d bewirkt, daß innerhalb der Symboldauer T_sym, Q Chips der Dauer T_chip über­ tragen werden. Die Q Chips bilden dabei den verbindungsindi­ viduellen Teilnehmerkode c. Weiterhin ist innerhalb des Zeit­ schlitzes ts eine Schutzzeit gp zur Kompensation unterschied­ licher Signallaufzeiten der Signale der Verbindungen vorge­ sehen.

Die verwendeten Parameter der Funkschnittstelle sind vorteil­ hafterweise:

Chiprate: 4096 Mcps
Rahmendauer: 10 ms
Anzahl Zeitschlitze: 16
Dauer eines Zeitschlitzes: 625 µs
Spreizfaktor: 16
Modulationsart: QPSK
Bandbreite: 5 MHz
Frequenzwiederholungswert: 1

Diese Parameter ermöglichen eine bestmögliche Harmonisierung mit einem FDD-Modus (frequency division duplex) für die 3. Mobilfunkgeneration.

Bevor jedoch die Nachrichtenübertragung für Nutzdaten zwi­ schen Mobilstation MS und Basisstation BS beginnen kann, wird die Verbindung aufgebaut. Dazu senden Sendemittel - nicht dargestellt - der Mobilstation MS in einem Zugriffskanal BACH einen Funkblock AB1, AB2 oder AB3 in Aufwärtsrichtung UL, der als Zugriffsblock ausgebildet ist und zumindest eine Kennung der Mobilstation MS enthält. Diese Kennung der Mobilstation MS, evtl. ergänzt durch weitere Angaben über die Basisstation BS oder über Kanäle, ist nach Fig. 3 in einem Datenanteil s enthalten. Der Datenanteil s bildet zusammen mit einem er­ weiterten Schutzzeitanteil egp den Zugriffsblock AB1, AB2 oder AB3.

Die drei möglichen Funkblöcke AB1, AB2 oder AB3 sind dabei unterschiedlich strukturiert. Der erste Funkblock AB1 nimmt die erste Hälfte des Zeitschlitzes ts10 ein, währenddessen der zweite Funkblock AB2 die zweite Hälfte einnimmt. Die jeweils komplementäre Hälfte wird durch den erweiterten Schutzzeitanteil egp ausgefüllt. Die Funkblöcke AB1 und AB2 sind kurz - im Ausführungsbeispiel ca. ½ so lang wie ein dritter Funkblock AB3, der nahezu den gesamten Zeitschlitz ts10 des Zugriffskanals ausfüllt.

Der erste und zweite Funkblock AB1, AB2 enthalten in ihrem Datenanteil s je eine Mittambel ma inmitten von je zwei Nutz­ datenteilen data. Abgeschlossen wird der Datenanteil s mit je einer Schutzzeit gp. Zur Länge der Abschnitte wird vorge­ schlagen:

Nutzdatenteile data: je 336 chips = 21 Symbole
Mittambel ma: je 512 chips
Schutzzeit gp: je 96 chips

Die übertragbare Informationsmenge ist für den ersten und zweiten Funkblock AB1, AB2 auf je 2 × 21 Symbole beschränkt. Der dritte Funkblock AB3 hingegen hat einen längeren Daten­ anteil s mit zwei Mittambeln ma, die derart positioniert sind, daß sie zeitlich mit den Mittambeln ma des ersten bzw. zweiten Funkblocks AB1, AB2 übereinstimmen. Drei Nutzdaten­ teile data sind um die Mittambeln ma gruppiert, die mit den Nutzdatenteilen data des Funkblocks AB1, AB2 übereinstimmen. Der mittlere Nutzdatenteil data hat dabei eine Länge von 768 chips. Es ist im dritten Funkblock AB3 somit zumindest die doppelte Informationsmenge übertragbar.

Für ein Detektieren der Funkblöcke AB1, AB2, AB3 ist es we­ sentlich, daß sie zu vorhersehbaren Zeitpunkten innerhalb des Zeitschlitzes ts10 bei der empfangenden Station eintreffen, d. h. bei einem Senden in Aufwärtsrichtung UL bei der Basis­ station BS. Es wird also zumindest eine Grobsynchronisation der Mobilstation MS auf ein Zeitraster der Basisstation BS vorausgesetzt. Eine verbesserte Auswertung wird möglich, wenn zusätzlich ein individueller Sendezeitpunktabgleich bei den Mobilstationen MS durchgeführt wird, der jeweils die unter­ schiedlichen Signallaufzeiten berücksichtigt. Der Sendezeit­ punktabgleich erfolgt beispielsweise durch Einstellen einer Vorhaltzeit, die zyklisch neu berechnet wird.

Treffen die Funkblöcke AB1, AB2, AB3 wie in Fig. 3 dargestellt bei der Basisstation BS ein, so überlagern sich die Mittam­ beln von AB1 und AB3 in der ersten Hälfte des Zeitschlitzes ts10 und von AB2 und AB3 in der zweiten Hälfte des Zeit­ schlitzes ts10. Für beide Bereiche des Zeitschlitzes ts10 kann somit jeweils eine gemeinsame Kanalschätzung für mehrere Mittamblen ma erfolgen. Die unterschiedlichen Mittambeln ma sind vorteilhafterweise von einem gemeinsamen Mittambelgrund­ code abgeleitet.

Da auf dem Kanal im Zeitschlitz ts10 alle Mobilstationen MS zu­ fällig (random access) und unkoordiniert zugreifen, kann es sowohl in der ersten Hälfte als auch in der zweiten Hälfte zu Kollisionen kommen. Besonders für den langen, dritten Funk­ block AB3 besteht ein erhöhtes Kollisionsrisiko.

Zu einer Kollision kommt es genau dann, wenn zumindest zwei Mobilstationen MS gleichzeitig auf eine RACH-Ressource k zu­ greifen. Diese Ressource k ist durch einen Teil eines Zeit­ schlitzes, eine Trainingssequenz ma (eine von mehreren kann gewählt werden) und einen Spreizkode c (auch die Funkblöcke AB1, AB2, AB3 werden mit individuellen Spreizkodes c ge­ spreizt) bezeichnet. Innerhalb des Zeitschlitzes stehen also viele Ressourcen zu Auswahl, so daß die Kollisionswahrschein­ lichkeit dadurch bereits verringert ist.

In Bild 4 sind dies die beiden Mobilstationen MS1 und MS2, die beide die gleiche Mittambelfolge m(k) senden. Die Nutz­ datenteile data sind abhängig vom Informationsinhalt indi­ viduell gewählt. Die beiden Mobilstationen MS1, MS2 sind jedoch räumlich getrennt, so daß jeweils individuelle Funk­ ausbreitungsbedingungen zwischen den Mobilstationen MS1, MS2 und der Basisstation BS bestehen. Die Funkausbreitungsbe­ dingungen werden üblicherweise durch eine Kanalimpulsantwort beschrieben. Es sind jedoch im Sinne der Erfindung andere Darstellungen möglich. Auf die von MS1 gesendete Mittambel­ folge wirkt die Kanalimpulsantwort h1(k) und auf die von MS2 gesendete Mittambelfolge m(k) die Kanalimpulsantwort h2(k), so daß die Mobilstationen MS1, MS2 zusammen an der Basis­ station BS ein Empfangssignal

em(k) = h1 (k).m(k)+h2 (k).m(k) = (h1 (k)+h2 (k)).m(k) (1)

hervorrufen, so daß bei der gemeinsamen Kanalschätzung für die Ressource k die Kanalimpulsantwort

h(k) = h1 (k)+h2 (k) (2)

geschätzt wird. Der Verarbeitungsablauf der empfangenen Funkblöcke AB1, AB2, AB3 ist in Fig. 5 angedeutet.

Beispielhafte Kanalschätzverfahren sind in DE 197 34 936 beschrieben. Diese Kanalimpulsantwort ist für eine spätere Datenschätzung unbrauchbar, sofern sich die Leistungspegel der beiden elementaren Kanalimpulsantworten h1(k) und h2(k) nicht signifikant unterscheiden. Die Kanalimpulsantworten von anderen gleichzeitig sendenden Mobilstationen MS, die andere Ressourcen nutzen, konnten jedoch korrekt geschätzt werden, so daß bei einer Datenschätzung für die anderen Mobilsta­ tionen MS die Signale der Mobilstationen MS1 und MS2 nicht eliminierbare Interferenz darstellen, da sie in die gemein­ same Datenschätzung, z. B. per "joint detection" nach DE 41 21 356 C2 nicht einbezogen werden können.

Es soll Pkoll die Wahrscheinlichkeit sein, mit der in einer Hälfte des Zeitschlitzes ts10 eine Kollision auftritt. Wird im Zeitschlitz ts10 ein erster oder ein zweiter Funkblock AB1, AB2 gesendet, so ist seine Kollisionswahrscheinlichkeit gleich Pkoll, da diese Funkblöcke AB1, AB2 genau eine Hälfte des Zeitschlitzes ts10 einnimmt. Anders ist die Situation für den dritten Funkblock AB3, der beide Hälften einnimmt. Als einfache Kollision wird für die folgende Betrachtung der Fall bezeichnet, daß in genau einer der beiden Hälften eine Kolli­ sion auftritt. Die Wahrscheinlichkeit für eine einfache Kollision beträgt

Pkoll1 = 2 (Pkoll-Pkoll²) (3)

und liegt deutlich oberhalb der Kollisionswahrscheinlichkeit für die anderen Funkblöcke AB1, AB2. Als vollständige Kolli­ sion wird der Fall bezeichnet, daß in beiden Hälften Kollisi­ onen auftreten. Die Wahrscheinlichkeit ist dann

Pkoll2 = Pkoll² (4)

und ist deutlich geringer als die Kollisionswahrschein­ lichkeit für die anderen Funkblöcke AB1, AB2.

Eine vollständige Kollision führt dazu, daß in beiden Hälften die Kanalschätzung nicht zu einem korrekten Ergebnis führt und somit keine Datenschätzung möglich ist. Aufgrund der nicht eliminierbaren Interferenz kann auch für die gleich­ zeitig sendenden Mobilstationen MS die gemeinsame Daten­ schätzung scheitern. Bei einer einfachen Kollision dagegen wird in einer der Hälften die korrekte Kanalimpulsantwort geschätzt, so daß für diese Hälfte eine gemeinsame Daten­ detektion möglich ist. Es wird im folgenden gezeigt, daß die in einer Hälfte korrekt geschätzte Kanalimpulsantwort benutzt werden kann, um die Kollision in der anderen Hälfte aufzu­ lösen.

Grundlage für die Datenschätzung sind die kombinierten Kanal­ impulsantworten

b(k) = c(k).h(k) (5)

die durch Faltung der geschätzten Kanalimpulsantwort h(k) mit dem a-priori empfangsseitig bekannten Spreizkode c(k) gewon­ nen wird. Ein Signal kann bei der gemeinsamen Datenschätzung detektiert werden, wenn sich seine kombinierte Kanalimpuls­ antwort b(k) hinreichend stark von den kombinierten Kanal­ impulsantworten b(k) der anderen Signale unterscheidet. Ins­ besondere kann aus Gleichung (5) gefolgert werden, daß zwei Signale, die mit unterschiedlicher Kanalimpulsantwort ge­ faltet werden, selbst dann separierbar sind, wenn sie den gleichen Spreizkode c verwenden.

Bei Kollisionen tritt der Fall auf, daß der gleiche Spreiz­ kode c verwendet wird, während die Kanalimpulsantworten sich signifikant unterscheiden. Die an der Kollision beteiligten Signale der Mobilstationen MS können folglich beide in die gemeinsame Datendetektion einbezogen werden, wenn die beiden Kanalimpulsantworten bekannt sind.

Der Fall einer einfachen Kollision beim dritten Funkblock AB3 kann dadurch erkannt werden, daß bei den beiden Kanalschät­ zungen zwei unterschiedliche Kanalimpulsantworten ha(k) ≠ hb(k) geschätzt werden. Eine der beiden Kanalimpulsantworten muß allerdings nach Gleichung (2) von einer weiteren Kanal­ impulsantwort h2(k) überlagert sein. Welche der beiden Kanal­ impulsantworten überlagert wurde, läßt sich durch einen Ver­ gleich der Leistungen ermitteln, da die Leistung im über­ lagerten Bereich erhöht ist. Wurde z. B. bei hb(k) eine höhere Leistung ermittelt als bei ha(k), so liegt der Fall vor, daß in der erste Hälfte die korrekte Kanalimpulsantwort

ha (k) = h1 (k) (6)

geschätzt wurde, während in der zweiten Hälfte eine über­ lagerte Kanalimpulsantwort

hb (k) = h1 (k)+h2 (k) (7)

geschätzt wurde.

Für die erste Hälfte kann unmittelbar eine gemeinsame Detek­ tion erfolgen. Für die zweite Hälfte wird zunächst die Kolli­ sion aufgelöst, indem die beiden unterschiedlichen kombinier­ ten Kanalimpulsantworten b1(k) und b2(k) für die beiden an der Kollision beteiligten Mobilstationen MS ermittelt werden. Dabei gilt:

b1 (k) = c (k).h1 (k) = c (k).ha (k) (8)

b2 (k) = c (k).h2 (k) = c (k).(hb (k)-ha (k)). (9)

Nachdem die beiden kombinierten Kanalimpulsantworten er­ mittelt wurden, kann auch für die zweite Hälfte des Zeit­ schlitzes ts10 eine gemeinsame Detektion erfolgen. Der dritte Funkblock ist folglich bei einer einfachen Detektion trotzdem detektierbar und damit nach Gleichung (4) mit geringerer Wahrscheinlichkeit nicht detektierbar als der erste oder zweite Funkblock AB1, AB2.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß eine weitere zeitliche Untergliederung eines Zeitschlitzes zum willkürlichen Zugriff stattfindet, d. h. mehr als zwei zeitlich orthogonale Funk­ blöcke, und somit auch eine größere Vielfalt längerer Funk­ blöcke (z. B. bei einer Drittelung: zwei unterschiedliche 2/3- Funkblöcke und ein den Zeitschlitz gänzlich ausfüllender Funkblock etc.).

Durch die kleinere Anzahl nicht auflösbarer Kollisionen kann den Mobilstationen MS mit geringerer Verzögerung jeweils ein oder mehrere Kanäle zur Nachrichtenübertragung zugewiesen werden. Dabei kommt ein ALOHA-Protokoll zum Einsatz.

Die Basisstation BS wertet die Zugriffsblöcke AB1, AB2, AB3 aus - Kanalschätzung, Datenschätzung und Datenauswertung - und nimmt eine Ressourcenzuteilung an die Mobilstationen MS in Aufwärts- UL und/oder Abwärtsrichtung DL vor, abhängig vom aktuellen Auslastungszustand der funktechnischen Ressourcen der Funkschnittstelle und der Dringlichkeit des von der Mo­ bilstation MS gewünschten Dienstes.

Durch Zuteilung von Mittambeln ma, Spreizkodes c und Subbe­ reichen eines Zeitschlitzes ts10 kann bezüglich des Zugriffs­ kanals RACH das Funk-Kommunikationssystem in Cluster einge­ teilt werden. Somit wird die Wahrscheinlichkeit von Kolli­ sionen verringert, da in benachbarten Zellen anderere Res­ sourceneinheiten k benutzt werden. Sind für den Zugriffskanal BACH beispielsweise 8 Mittambeln ma und zugeordnet je 1 un­ terschiedlicher Spreizkode verfügbar und wird der Zeitschlitz ts in zwei Subbereiche unterteilt, dann sind 16 unterscheid­ bare Ressourcen innerhalb des Kanals wählbar. Dies erfolgt entweder innerhalb der 16 Möglichkeiten oder innerhalb eines Teilbereiches der Ressourcen völlig willkürlich durch die Mobilstation MS. Die Teilbereiche können wiederum einzelnen Mobilstationsklassen oder Diensten bzw. Dienstgruppen zuge­ wiesen werden. Es entsteht ein sehr flexibles Adminstrations­ system für den willkürlichen Zugriff, der Funkzellen indivi­ duell einstellbar ist und den konkreten Anforderungen ent­ sprechen kann.

Die Auswertung der Zugriffsblöcke wird in einer Basisstation BS nach Fig. 6 durchgeführt. Diese besteht aus einer Sende/­ Empfangseinrichtung TX/RX, die Empfangssignale vom Frequenz­ bereich der Nachrichtenübertragung in das Basisband umsetzt, analogdigital wandelt, und die Empfangssignale verstärkt - Auswerten des hochfrequenten Empfangssignals. Eine digitale Signalverarbeitung findet in einer Signalverarbeitungsein­ richtung DSP als Empfangsmittel statt. Es wird eine Kanal­ schätzung durchgeführt und die gesendeten Datensymbole werden detektiert.

Eine Signalauswerteeinrichtung SA extrahiert die Datenanteile s der Zugriffsblöcke AB1, AB2, AB3 und entnimmt die Anfor­ derungen zur Ressourcenzuteilung. Die Ressourcenzuteilung selbst wird in der Einrichtung RNM zum Zuteilen von funk­ technischen Ressourcen vorgenommen und zurück zur Basissta­ tion BS signalisiert. Eine Steuereinrichtung SE weist den Mobilstationen MS daraufhin durch Zusammenstellen eines dem­ entsprechenden Signalisierungsblocks und Senden dieses Blocks durch die Sende/Empfangseinrichtung TX/RX einen Kanal zur Nachrichtenübertragung zu.

Auch das Zusammenwirken der Komponenten und die Einstellung des Sendezeitpunkts wird durch die Steuereinrichtung SE ge­ steuert. Zugehörige Daten über die konkreten Gegebenheiten der Verbindung werden in einer Speichereinrichtung MEM ge­ speichert.

Claims (10)

1. Verfahren zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunika­ tionssystem mit Basisstationen (BS) und Teilnehmerstationen (MS), bei dem

• - jeweils eine Basisstation (BS) mit mehreren Teilnehmer­ stationen (MS) über eine Funkschnittstelle verbunden ist,
• - von sendenden Stationen (MS, BS) in einem Zeitschlitz (ts) entweder kurze zueinander zeitlich orthogonale Funkblöcke (AB1, AB2) oder ein langer Funkblock (AB3) gesendet werden können,
• - die Funkblöcke (AB1, AB2, AB3) jeweils Mittambeln (ma) und Datenanteile (data) aufweisen,
• - ein langer Funkblock (AB3) zwei Mittambeln (ma) aufweist, die derart positioniert sind, daß die zwei Mittambeln (ma) nach einer Übertragung bei einer empfangenden Station (BS, MS) im wesentlichen zeitgleich mit den Mittambeln (ma) von im gleichen Zeitschlitz (ts) übertragenen kurzen Funk­ blöcken (A1, A2) eintreffen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die sendende Stationen Teilnehmerstationen (MS) sind und die empfangende Station (BS) die Basisstation (BS) ist.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Funkblöcke (AB1, AB2, AB3) Zugriffsfunkblöcke für eine Ressourcenanforderung oder eine Bestätigungsmeldung sind.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Zeitschlitz (ts) Teil eines TDMA-Rahmens mit mehreren Zeitschlitzen (ts) ist, wobei jeder Zeitschlitz (ts) einen separaten Kanal darstellt.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Funkblöcke (AB1, AB2, AB3) mit individuellen Spreizkodes (c) gespreizt werden.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem für eine willkürlichen Zugriff innerhalb eines Kanals ein Teil des Zeitschlitzes (ts), eine von mehreren Mittambeln (ma) und ein von mehreren Spreizkodes (c) gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zur Feststellung einer Kollision die empfangende Station (BS, MS) basierend auf in dem Zeitschlitz (ts) empfangenen Sig­ nalen zwei Kanalschätzungen durchgeführt werden, wobei die den Mittambeln (ma) zuzuordnenden Signalanteile ausgewertet werden und die zwei Ergebnisse der Kanalschätzung miteinander verglichen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Bereich einer Kollision anhand einer erhöhten Leistung erkannt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Kanalschätzung des Bereiches mit einer Kollision durch eine Ausgleichsrechnung unter Einbeziehung des Ergebnisses der Kanalschätzung im nicht von der Kollision betroffenen Bereich korrigiert wird.

10. Funk-Kommunikationssystem, mit Basisstationen (BS) und Teilnehmerstationen (MS), die zur Datenübertragung über eine Funkschnittstelle verbunden sind,

• 1. mit Sendemitteln, die in einem Zeitschlitz (ts) entweder kurze zueinander zeitlich orthogonale Funkblöcke (AB1, AB2) oder einen langen Funkblock (AB3) senden, wobei die Funkblöcke (AB1, AB2, AB3) jeweils Mittambeln (ma) und Datenanteile (data) aufweisen und ein langer Funkblock (AB3) zwei Mittambeln (ma) aufweist, die derart posi­ tioniert sind, daß die zwei Mittambeln (ma) nach einer Übertragung bei einer empfangenden Station (BS, MS) im wesentlichen zeitgleich mit den Mittambeln (ma) von im gleichen Zeitschlitz (ts) übertragenen kurzen Funkblöcken (A1, A2) eintreffen,
• 2. mit Empfangsmitteln, die innerhalb des Zeitschlitzes (ts) zwei Kanalschätzungen durchführen, wobei die den Mitt­ ambeln zuzuordnenden Signalanteile ausgewertet und die zwei Ergebnisse der Kanalschätzung miteinander verglichen werden.