DE60037021T2

DE60037021T2 - Verfahren und mittel zum senden und empfangen von paketdateneinheiten in einem zellularen funkkommunikationssystem

Info

Publication number: DE60037021T2
Application number: DE60037021T
Authority: DE
Inventors: Lars Erik Westerberg
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: IL147372A; SE9902553L; IL147372A0; SE9902553D0; ATE377884T1; DE60037021D1; ES2295032T3; AU5263600A; US6847651B1; WO2001003381A1; EP1192764A1; EP1192764B1; SE514635C2

Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der zellularen Funkkommunikation und insbesondere Verfahren und Mittel zum Übertragen und Empfangen von Paketdateneinheiten in einem zellularen Funkkommunikationssystem.
BESCHREIBUNG DES EINSCHLÄGIGEN STANDS DER TECHNIK
Zellulare Funkkommunikationssysteme werden gewöhnlich genutzt, um Sprach- und Datenkommunikation für eine Vielzahl von Teilnehmern mit Funkeinheiten bereitzustellen.
Mit „Funkeinheit" ist sämtliche tragbare und nicht tragbare Funkausrüstung gemeint, die für Funkkommunikation vorgesehen ist, wie mobile/zellulare Telefone, Transceiver, Funkrufempfänger, Telex, elektronische Notebooks, Laptops mit integrierten Funkempfängern, Kommunikatoren, Computer, Router, speziell konstruierte Mikrochips oder andere elektronische Ausrüstung, die eine Funkverbindung als Kommunikationsmittel verwendet. Diese Ausrüstungen können in jeder Art von Funkkommunikationssystem wie zellulare Netze, Satelliten- oder kleine lokale Netze verwendet werden.
Ein zellulares Funkkommunikationssystem, z. B. AMPS, NMT, D-AMPS, GSM und IS-95 (CDMA), enthält im Allgemeinen eine oder mehr Funkeinheiten, eine oder mehr Basisstationen (z. B. Basistransceiverstationen), eine oder mehr Basisstationssteuerungen (BSC) und mindestens eine Mobilvermittlungseinrichtung (MSC). Das System kann außerdem eine oder mehr Datenpaket-Leitwegeinheiten wie einen versorgenden GPRS-Knoten (SGSN) und/oder eine GPRS-Paketvermittlungsstelle (GGSN) im GPRS enthalten. Ein typisches zellulares Funkkommunikationssystem kann Hunderte von Basisstationen, Tausende von Funkeinheiten und mehr als eine Mobilvermittlungseinrichtung enthalten.
Das geografische Gebiet, das von einem zellularen Funkkommunikationssystem versorgt wird, wird normalerweise in eine Zahl von Zellen oder Regionen aufgeteilt, d. h. kleine Teile des geografischen Gebiets. Die Zellen enthalten normalerweise eine Basisstation und die Funkeinheiten, mit denen die Basisstation in Verbindung steht. Die Zelle, die mit der bestimmten Basisstation assoziiert ist, mit der eine Funkeinheit kommuniziert (d. h. sendet und/oder empfängt), wird gewöhnlich als die versorgende Zelle bezeichnet.
Jeder Basisstation werden ein oder mehr Sprachverkehrskanäle und/oder Paketdatenkanäle und in einigen Fällen ein oder mehr dedizierte Steuerkanäle zugeordnet sein. Diese Kanäle werden für Kommunikation zwischen der Basisstation und den Funkeinheiten in der Zelle verwendet.
Mit einem grundlegenden physikalischen Kanal ist ein Funkkanal gemeint, der für Kommunikation zwischen einer Basisstation und einer oder mehr Funkeinheiten verwendet wird. In einem FDMA-System ist ein grundlegender physikalischer Kanal als eine Frequenz definiert. In FDMA/TDMA-Systemen wie D-AMPS, GSM und GPRS ist ein grundlegender physikalischer Kanal als ein Zeitschlitz und eine Frequenz (in einem Nicht-Frequenzsprungsystem) oder als ein Zeitschlitz und eine Frequenzsprungsequenz (in einem Frequenzsprungsystem) definiert. In einem CDMA-System ist ein grundlegender physikalischer Kanal durch einen Code und möglicherweise auch eine Frequenz definiert. Ein grundlegender physikalischer Kanal kann verwendet werden, um mit einer Funkeinheit zur Zeit (z. B. ein Verkehrskanal in GSM) oder kollektiv mit mehreren Funkeinheiten (z. B. der Rundsendekanal in GSM) zu kommunizieren. In einem Paketdatenfunksystem kann ein physikalischer Kanal auch von mehreren Benutzen gemeinsam genutzt werden, so dass das System die Funkeinheiten nacheinander Paketdateneinheiten in dem grundlegenden physikalischen Kanal (z. B. ein Paketdatenkanal in GPRS) übertragen/empfangen lässt.
Ein Sprachverkehrskanal ist als ein logischer Kanal definiert, der zur Kommunikation einer Sprachsitzung verwendet wird. Ein Sprachverkehrskanal kann auf einen oder mehrere grundlegende physikalische Kanäle abgebildet werden. Ein Sprachverkehrskanal kann außerdem auf einen Teil eines grundlegenden physikalischen Kanals abgebildet werden. Zwei Beispiele sind der GSM-Vollraten-Sprachkanal, der auf genau einen grundlegenden physikalischen Kanal abgebildet wird, und der GSM-Halbraten-Sprachkanal, der auf die Hälfte eines grundlegenden physikalischen Kanals abgebildet wird. Eine Technik, die zur Reduzierung der durch die Sprachsitzung erzeugten Interferenzen verwendet wird, ist der diskontinuierliche Übertragungsmodus (DTX). DTX, die z. B. in GSM definiert ist, kann für die Aufwärts- und/oder die Abwärtsrichtung verwendet werden. Aufwärts-DTX bedeutet, dass, wenn der Benutzer an der Funkeinheitsseite stumm ist (nicht spricht), die Funkeinheit nicht über den Funkkanal (den Sprachkanal) überträgt. Vielmehr erzeugt die Empfangsseite (in diesem Fall der Empfänger an der Basisempfangsstation) während dieser Perioden Komfortgeräusch, die zum Zuhörer geleitet wird. Abwärts-DTX funktioniert in ähnlicher Weise in der Abwärtsrichtung. Hier ist es der Transceiver, der während der Ruheperioden nicht überträgt, und es ist die Funkeinheit, die Komfortgeräusch zur Hörkapsel in der Mobilstation erzeugt. DTX für GSM ist in der technischen GSM-Spezifikation TS GSM 06.12 und 06.31 definiert.
Ein Paketdatenkanal, d. h. ein logischer Funkkanal, der für paketvermittelte Übertragung von Daten verwendet wird, wird für Übertragung eines Satzes von Funkblöcken verwendet. Ein Paketdatenkanal kann auf einen oder mehrere grundlegende physikalische Kanäle abgebildet werden. Die von einem Paketdatenkanal unterstützten Dienste können entweder Echtzeitdienste oder Nicht-Echtzeitdienste sein. Die Funkblöcke können sporadisch oder unregelmäßig über einen oder mehr Datenkanäle gesendet und empfangen werden.
Bei GSM erfolgt die Funkübertragung zwischen Basisstationen und Funkeinheiten in Funkbursts. GSM ist ein 8-Schlitz-TDMA-System, was bedeutet, dass in einer gegebenen Frequenz acht grundlegende physikalische Kanäle definiert werden, indem Kanal eins aus den Bursts Nummer 1, 9, 17, ... im Zeitschlitz 1, 9, 17, ... besteht, Kanal 2 aus den Bursts Nummer 2, 10, 18, ... im Zeitschlitz 2, 10, 18 besteht usw. Dies gilt sowohl für die Aufwärtsrichtung, in der die Funkeinheiten in den acht grundlegenden physikalischen Kanälen der Reihe nach Bursts übertragen, als auch in der Abwärtsrichtung, in der die Basisstation Bursts der Reihe nach an die acht Funkeinheiten überträgt.
In jeder Basisstation gibt es eine oder mehr Funktransceivereinheiten (TRX). Bei der Aufwärts-Funkkommunikation (Funkeinheit zu Basisstation) sind die Transceiver für den Empfang der Funksignale von den Funkeinheiten in der Zelle verantwortlich. Bei der Abwärts-Funkkommunikation (Basisstation zu Funkeinheit) übertragen die Transceiver die Funksignale von der Basisstation zu den Funkeinheiten in der Zelle. In einem GSM-System nach dem Stand der Technik unterstützt jeder Transceiver genau acht grundlegende physikalische Kanäle (dank der 8-Schlitz-TDMA-Struktur in GSM). Die acht grundlegenden physikalischen Kanäle, die von einem Transceiver unterstützt werden, befinden sich in den Zeitschlitzen 0 ... 7 in derselben Frequenz (Nicht-Frequenzsprungsystem) oder in den Zeitschlitzen 0 ... 7 in derselben Frequenzsprungsequenz (Frequenzsprungsystem). Damit beträgt in einem GSM-System nach dem Stand der Technik die Zahl von grundlegenden physikalischen Kanälen in einer Zelle höchsten das Achtfache der Zahl der Transceiver. Wenn zusätzliche grundlegende physikalische Kanal zur Zelle hinzugefügt werden sollen, müssen ein oder mehr zusätzliche Transceiver hinzugefügt werden.
Ein Beispiel einer Technik zum Übertragen von Paketdateneinheiten in einem Datenkanal ist GPRS (allgemeiner Paketfunkdienst), der in GSM verwendet wird.
In einem GPRS-System werden eingehende Paketdateneinheiten (z. B. IP-Pakete) in kleinere Paketdateneinheiten, „LLC-Rahmen" in einer LLC-Protokollschicht in dem System, segmentiert. Die LLC-Rahmen werden dann adressiert und an eine RLC-Protokollschicht übergeben, in der die LLC-Rahmen in noch kleinere Dateneinheiten, „RLC-Blöcke" oder „Funkblöcke", segmentiert werden. Bei GPRS werden die Funkblöcke auf 456 Bits bemessen, so dass sie vier normalen GSM-Bursts entsprechen. Jeder Funkblock wird dann in vier aufeinanderfolgenden normalen Bursts in einem grundlegenden physikalischen Kanal übertragen. Ein grundlegender physikalischer Kanal, der in GSM/GPRS zum Führen von GPRS-Funkblöcken konfiguriert ist, wird als ein Paketdatenkanal, PDCH, bezeichnet. Wenn alle mit einem LLC-Rahmen assoziierten Funkblöcke erfolgreich von der empfangenden Funkeinheit oder Basisstation empfangen wurden, wird der LLC-Rahmen in einer RLC-Protokollschicht wiederhergestellt und für weitere Verarbeitung an eine LLC-Protokollschicht weitergeleitet.
Die PCT-Patentanmeldungen WO 98/57509 und WO 96/09708 beschreiben Verfahren und Mittel zum Übertragen von sowohl Sprache als auch Daten in ein und demselben grundlegenden physikalischen Kanal. Der grundlegende physikalische Kanal wird hauptsächlich für Sprache verwendet. Wenn der grundlegende physikalische Kanal in einen diskontinuierlichen Übertragungsmodus (DTX) versetzt wird, wird derselbe grundlegende physikalische Kanal für Datenübertragungen verwendet. Dies bedeutet, dass Sprache und Daten in dem grundlegenden physikalischen Kanal gemultiplext werden, wodurch die Kapazität im System erhöht wird. Es sollte beachtet werden, dass dieses Verfahren des Multiplexing von Sprache und Daten in demselben grundlegenden physikalischen Kanal gemäß der GPRS-Phase 1 nicht von dem Standard unterstützt wird.
Wie hierin ersichtlich werden wird, sind sämtliche der in diesen Patenten offenbarten Verfahren und Mittel von anderer Art als die Verfahren und Mittel der vorliegenden Erfindung.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung löst einige Probleme hinsichtlich von Basisstationen in einem zellularen Funkkommunikationssystem, das sowohl Sprach- als auch Datenkanäle unterstützt.
Ein Problem tritt auf, wenn eine Zelle mit einer Zahl von grundlegenden physikalischen Kanälen konfiguriert werden soll. Nach dem Stand der Technik muss eine kostspielige Transceivereinheit für jeden Satz von acht grundlegenden physikalischen Kanälen in der Zelle verwendet werden. Ein anderes Problem tritt auf, wenn die Kapazität der Zelle und damit die Zahl von grundlegenden physikalischen Kanälen vergrößert werden muss. Nach dem Stand der Technik bedeutet dies, dass die Zahl der kostspieligen Transceivereinheiten vergrößert werden muss.
Angesichts des Vorstehenden ist es eine hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Mittel zum Reduzieren der Zahl von kostspieligen Transceivereinheiten, die in einer Basisstation benötigt werden, die sowohl Sprach- als auch Datenkanäle unterstützt, bereitzustellen.
In einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung unterstützen Transceivereinheiten, die für Kommunikation in Sprachverkehrskanälen zugeteilt sind, einen oder mehr Paketdatenkanäle, wenn ihre Sprachverkehrskanäle sich im diskontinuierlichen Modus befinden.
Nach einer Ausführungsform des Verfahrens verwendet eine Transceivereinheit, die mindestens eine laufende Sprachverbindung in einem ersten grundlegenden physikalischen Kanal unterstützt, Abwärts-DTX-Perioden zur Übertragung von Funkblöcken in einem zweiten grundlegenden physikalischen Kanal. Nach demselben Verfahren verwendet das Netz Aufwärts-DTX-Perioden zum Empfangen von Aufwärts-Funkblöcken in dem zweiten grundlegenden physikalischen Kanal.
Das erfinderische Verfahren ist damit gekennzeichnet, wie es aus dem beigefügten Patentanspruch 1 hervorgeht.
Eine Transceivereinheit zur Nutzung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet, wie sie aus dem beigefügten Patentanspruch 12 hervorgeht.
Ein System zur Nutzung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet, wie es aus dem beigefügten Patentanspruch 19 hervorgeht.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Kosten für jede Basisstation in dem zellularen Funkkommunikationssystem reduziert werden. Für die Datenkommunikation werden keine zusätzlichen Transceivereinheiten benötigt.
Ein anderer Vorteil ist, dass die Erfindung ohne jegliche Änderungen an der Hardware implementiert werden kann und somit als ein Software-Upgrade in bestehenden Netzen implementiert werden kann.
Ein weiterer Vorteil ist, dass in einem zellularen Funksystem, das gegenwärtig nur Sprache führt, jede Zelle mit zusätzlichen grundlegenden physikalischen Kanälen, die Paketdaten führen, konfiguriert werden kann, ohne teure Transceivereinheiten zum System hinzuzufügen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass in einem GSM-System, das sowohl leitungsvermittelte Sprache als auch GPRS und/oder EDGE unterstützt, jede Transceivereinheit mehr als acht grundlegende physikalische Kanäle unterstützen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a zeigt eine schematische Darstellung einer Zelle in einem zellularen Funkkommunikationssystem.
1b zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Basisstation.
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems nach der vorliegenden Erfindung.
3a und 3b zeigen ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Ansicht eines Übertragungsszenariums nach bekannten Verfahren.
5 zeigt das Szenarium in 4, aber unter Nutzung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt die resultierende Verwendung der grundlegenden physikalischen Kanäle in 5.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Mittel zum Übertragen von Paketdateneinheiten in einem zellularen Funkkommunikationssystem.
1a zeigt ein Beispiel einer Zelle 100 in einem zellularen Funkkommunikationssystem. Eine erste Funkeinheit 101 kommunziert einen Sprachanruf mit einer Basisstation 102 (auch als eine Basis-Transceiverstation, BTS, oder allgemeiner als ein Funkknoten bezeichnet) in einen ersten grundlegenden physikalischen Kanal in der Zelle 100. Dies wird z. B. durchgeführt, indem ein erster Sprachverkehrskanal Cv1 auf den ersten grundlegenden physikalischen Kanal abgebildet wird. Eine zweite Funkeinheit 103 kommuniziert einen Sprachanruf mit der Basisstation 102 in einem zweiten grundlegenden physikalischen Kanal, auf den ein zweiter Sprachverkehrskanal Cv2 abgebildet ist. Eine dritte Funkeinheit 104 kommuniziert Paketdateneinheiten mit der Basisstation 102 in einem dritten grundlegenden physikalischen Kanal. Dies wird z. B. durchgeführt, indem ein Paketdatenkanal Cd1 auf den dritten grundlegenden physikalischen Kanal abgebildet wird. Die Basisstation 102 umfasst eine Zahl von Transceivereinheiten TRX1–TRXn, wie schematisch in 1b dargestellt, zum Übertragen und Empfangen von Signalen zu den Funkeinheiten.
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform des Systems nach der vorliegenden Erfindung für ein kombiniertes GSM/GPRS-System 200. Eine Basisstationssteuerung (BSC) 201 ist zusammen mit einer Paketsteuerungseinheit (PCU) 202 in einer Basisstationssystemeinheit (BSS) 203 angeordnet. Die BSC 201 dient zum Steuern von Funktionen wie Übergabe und Leistungssteuerung und die PCU 202 dient zum Verarbeiten von Paketdateneinheiten usw. Die BSC 201 ist über eine A-Schnittstelle mit einer Mobilvermittlungseinrichtung (MSC) 204 verbunden.
Die MSC 204 dient zum Vermitteln von Sprachanrufen zwischen dem Basisstationssystem BSS 203 und dem öffentlichen Telefonwählnetz oder zum Vermitteln von Anrufen zwischen dem Basisstationssystem 203 und anderen MSCs. Die A-Schnittstelle dient zur Kommunikation zwischen der BSS 203 und der MSC 204.
Die PCU 202 ist über eine Gb-Schnittstelle mit einem versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten (SGSN) 205 verbunden. Gemäß der technischen GSM-Spezifikation 03.60 kann die PCU entweder in dem SGSN, in der BSC oder in der BTS angeordnet werden. In den Beispielen in diesem Dokument nehmen wir an, dass die PCU in der BSC angeordnet ist. Es sollte von jedem Fachmann verstanden werden, dass die erfinderische Technik auch in Systemen verwendet werden kann, in denen die PCU außerhalb der BSC angeordnet ist. Der SGSN 205 dient zum Leiten von Paketdateneinheiten zwischen der PCU 202 und einem externen Paketdatennetz oder zum Leiten von Paketdateneinheiten zwischen der PCU und anderen SGSNs. Der SGSN 205 dient außerdem zum Segmentieren und Wiederherstellen von Paketen, für Mobilitätsverwaltung und für einen Satz von anderen Funktionen, wie in der technischen GSM-Spezifikation 03.60 definiert.
Die BSS-Einheit 203 ist über eine Abis-Schnittstelle mit einer ersten, zweiten bzw. dritten Basisstation (BTS) 206–208 verbunden. Die Abis-Schnittstelle dient zur Kommunikation zwischen der BSS-Einheit 203 und den BTSs. Die Abis-Schnittstelle transportiert Paketdateneinheiten, so genannte Abis- Paketdateneinheiten oder PCU-Rahmen, zwischen der BSS-Einheit 203 und den BTSs. Jede Abis-Paketdateneinheit kann einen Sprachrahmen oder eine MAC/RLC-Paketdateneinheit enthalten. Eine Abis-Paketdateneinheit kann in Abhängigkeit von der Implementierung möglicherweise mehr als eine oder einen Bruchteil einer MAC/RLC-Paketdateneinheit enthalten.
Jede dieser Basisstationen versorgt eine Zelle, z. B. eine Zelle ähnlich der Zelle 100 in 1a, mit 24 Sprachkanälen. Wie vorher angeführt, ist GSM ein 8-Schlitz-TDMA-System. Nach dem Stand der Technik bedeutet dies, dass die Zahl von grundlegenden physikalischen Kanälen, die eine Zelle unterstützen kann, auf das Achtfache der Zahl von Transceivereinheiten in der Zelle begrenzt ist (sowohl in einem Frequenzsprungsystem als auch in einem Nicht-Frequenzsprungsystem). Durch Nutzung des nachstehend beschriebenen Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung kann jede Zelle mehr grundlegende physikalische Kanäle als das Achtfache der Zahl von Transceivereinheiten in der Zelle unterstützen (sowohl in einem Frequenzsprungsystem als auch in einem Nicht-Frequenzsprungsystem). Eine typische Zellenkonfiguration ist heute 3 Transceivereinheiten in der Zelle. Nach dem Stand der Technik unterstützt diese Zelle 24 grundlegende physikalische Kanäle. Unter Verwendung eines Verfahrens gemäß der nachstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung wäre dieselbe Zelle imstande, mehr als 24 grundlegende physikalische Kanäle zu unterstützen. Wie viele Kanäle jede Transceivereinheit in der Zelle unter Verwendung des Verfahrens gemäß der nachstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung genau unterstützen kann, ist abhängig von der Gesamtzahl von Transceivereinheiten, der Mischung von Sprachverkehr und Datenverkehr und dem DTX-Muster in den Sprachsitzungen. Als ein Beispiel kann jede Transceivereinheit in einer typischen GSM-Zelle mit gleichen Beträgen von Sprach- und Datenverkehr und Nutzung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung 12 grundlegende physikalische Kanäle unterstützen.
3a und 3b zeigen ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung, ausgeführt in dem kombinierten GSM/GPRS-System 200 in 2.
Nach einem Schritt 301 in 3a empfängt die BSC 201 Sprachrahmen von der MSC 204 über die A-Schnittstelle.
Nach einem Schritt 302 empfängt die PCU 202 LLC-Rahmen (d. h. Paketdateneinheiten) über die Gb-Schnittstelle von dem SGSN 205.
Nach einem Schritt 303 erzeugt die PCU 202 aus den LLC-Rahmen adressierte Datenfunkblöcke, die in GSM als MAC/RLC-Paketdateneinheiten bezeichnet werden, die in Warteschlangen in der PCU 202 eingereiht werden, z. B. eine Warteschlange für jede Zelle.
Nach einem Schritt 304 prüft die BSC 201 für jede Zelle und für jede Blockperiode (vier aufeinanderfolgende Bursts in einem grundlegenden physikalischen Kanal), welche Sprachrahmen an Sprachbenutzer zu liefern sind, die sich nicht im DTX-Modus (diskontinuierlicher Übertragungsmodus) befinden. Die BSC aktiviert den DTX-Modus immer dann, wenn keine Sprache in einem laufenden Sprachanruf vorhanden ist, und deaktiviert den DTX-Modus, wenn die Sprache fortzusetzen ist, nach gut bekannten Techniken.
Nach einem Schritt 305 kennzeichnet die BSC 201 jeden in Schritt 304 gefundenen Sprachrahmen mit Informationen (Übertragungsinformationen) darüber, zu welcher Zelle der Sprachrahmen übertragen werden soll, welcher Transceiver in der korrespondierenden BTS den Rahmen übertragen soll, welcher grundlegende physikalische Kanal verwendet werden soll (Zeitschlitz und Frequenz für ein Nicht-Frequenzsprungsystem, Zeitschlitz und Frequenzsprungsequenz im Fall eines Frequenzsprungsystems) und warm der Rahmen übertragen werden soll (TDMA-Rahmennummer). Dies bedeutet auch, dass Sprachverkehrskanäle zum Übertragen der Sprachrahmen eingerichtet (wenn erforderlich) und auf die ausgewählten grundlegenden physikalischen Kanäle abgebildet werden.
Nach einem Schritt 306 stellt die BSC 201 die gekennzeichneten Sprachrahmen in der Form von Abis-Paketen zur Verteilung an die richtigen Transceiver gemäß den Kennzeichnungsinformationen in die Abis-Schnittstelle.
Nach einem Schritt 307 prüft die BSC 201, welche Transceiver für die gegenwärtige Blockperiode nicht verwendet werden. Ein Transceiver kann frei sein, weil entweder kein laufender Sprachanruf vorhanden ist oder weil der Sprachanruf im DTX-Modus ist. Die BSC aktiviert den DTX-Modus immer dann, wenn keine Sprache in einem laufenden Sprachanruf vorhanden ist, und deaktiviert den DTX-Modus, wenn die Sprache fortzusetzen ist, nach gut bekannten Techniken.
Nach einem Schritt 308 prüft die BSC 201 für jede Zelle mit mindestens einem freien Transceiver auf Datenfunkblöcke in der korrespondierenden Zellenwarteschlange in der PCU 202.
Nach einem Schritt 309 in 3b kennzeichnet die PCU jeden in die Warteschlange gestellten Datenfunkblock, der in Schritt 308 gefunden wurde, mit Informationen (Übertragungsinformationen) über die Zelle, in die der Funkblock übertragen werden soll, welche Transceivereinheit den Funkblock übertragen soll, welcher grundlegende physikalische Kanal verwendet (abgebildet) werden soll und wann der Funkblock übertragen werden soll (TDMA-Rahmennummer), wie bei den Sprachrahmen in Schritt 305. Der grundlegende physikalische Kanal, dem ein in die Warteschlange gestellter Datenfunkblock zugeordnet wird, ist ein anderer grundlegender physikalischer Kanal als der, der zur Übertragung von Sprachrahmen in der freien Transceivereinheit, die in Schritt 307 gefunden wurde, verwendet wird. Dies bedeutet auch, dass Paketdatenkanäle zum Übertragen der Paketdaten eingerichtet (wenn erforderlich) und auf die ausgewählten grundlegenden physikalischen Kanäle abgebildet werden.
Nach einem Schritt 310 stellt die PCU den gekennzeichneten Datenfunkblock (die gekennzeichneten Datenfunkblöcke) in der Form von Abis-Paketen zur Verteilung an den richtigen Transceiver (der im DTX-Modus ist/sind) gemäß den Kennzeichnungsinformationen in die Abis-Schnittstelle.
Nach einem Schritt 311 horchen die Basis-Transceiverstationen (BTS) auf Abis-Pakete, die Sprachrahmen oder Funkdatenblöcke von der BSC 201 umfassen.
Nach einem Schritt 312 sammelt die Basis-Transceiverstation die Abis-Pakete, die an ihren jeweiligen Transceiver adressiert sind, und der enthaltene Sprachrahmen oder Datenfunkblock wird gemäß den Kennzeichnungsinformationen in dem ausgewählten physikalischen Kanal übertragen. Dies bedeutet, dass ein erster Transceiver Sprachrahmen in einem ersten grundlegenden physikalischen Kanal übertragen kann und dann während eines DTX-Modus (wenn der Transceiver frei von jeglichen Sprachanrufen ist) Datenfunkblöcke in einem zweiten grundlegenden physikalischen Kanal überträgt. Die Sprachrahmen werden in Schritt 305 mit dem ersten grundlegenden physikalischen Kanal gekennzeichnet und die Datenfunkblöcke werden in Schritt 309 mit dem zweiten grundlegenden physikalischen Kanal gekennzeichnet.
In einer Basis-Transceiverstation mit mehr als einem Transceiver helfen alle Transceiver aus, um mindestens einen grundlegenden physikalischen Kanal für die Übertragung von Datenpaketen zu unterstützen, indem die Übertragung zwischen verschiedenen Transceivern im DTX-Modus gewechselt wird. Dieser Wechsel erfolgt in Schritt 307, in dem das Verfahren auf freie Transceiver in den Basisstationen prüft und dann die Kennzeichnungsinformationen an jedem Datenfunkblock in Schritt 309 daraufhin kontrolliert, welcher Transceiver die Funkblöcke übertragen soll.
Aus dem oben Gesagten sollte es jedem Fachmann klar sein, dass das in 3a–b beschriebene Verfahren sowohl in der Aufwärts- als auch in der Abwärtsrichtung verwendet werden kann.
4 zeigt ein Übertragungsszenarium, in dem eine Zelle, die den Stand der Technik nutzt, 32 grundlegende physikalische Kanäle in vier Transceivereinheiten unterstützt. Zur Vereinfachung sind nur die vier grundlegenden physikalischen Kanäle bpc1–4 in Zeitschlitz sieben in der Zelle dargestellt. Jeder Satz von vier grundlegenden physikalischen Kanälen in jedem der anderen Zeitschlitze kann gleichermaßen beschrieben werden. Jedes Feld in 4 repräsentiert vier Bursts in Zeitschlitz 7. Diese vier Bursts können einen Sprachrahmen 401 oder Funkdatenblock 402 führen oder sich im Ruhezustand befinden 403 (keine Übertragung). Aufgrund von DTX werden die Transceiver, die Sprachanrufe in Sprachkanälen führen (hier TRX1, TRX2 und TRX3), nicht während DTX-Perioden 404 (ein oder mehr aufeinanderfolgende Ruhezustand-Felder 403) verwendet. Die Transceivereinheit TRX4 führt einen Paketdatenkanal in einem grundlegenden physikalischen Kanal bpc4. In Abhängigkeit von der Verkehrslast wird ein Teil des oder der gesamte Paketdatenkanal für die Übertragung von Paketdateneinheiten genutzt.
5 zeigt das gleiche Szenarium wie in 4, aber bei Nutzung des erfinderischen Verfahrens nach 3a–b. Nur drei der Transceiver, TRX1–TRX3, werden im Vergleich zu vier in 4 verwendet. DTX-Perioden 404 in den grundlegenden physikalischen Kanälen bpc1–3 in der entsprechenden Transceivereinheit werden verwendet, um Funkdatenblöcke 402 in dem grundlegenden physikalischen Kanal bpc4 zu übertragen/empfangen, folglich ein anderer grundlegender physikalischer Kanal (für Paketdateneinheiten verwendet) als ihr „normaler" grundlegender physikalischer Kanal (für Sprache verwendet).
6 zeigt die resultierende Nutzung der jeweiligen grundlegenden physikalischen Kanäle bpc1–4 in 5. Der Paketdatenkanal im grundlegenden physikalischen Kanal bpc4 wird zu fast 100% unterstützt. Während der Blockperioden 601, wenn keiner der Sprachanrufe in den Sprachkanälen (bpc1–3) im DTX-Modus ist, können keine Funkblöcke im Paketdatenkanal bpc4 kommuniziert (gesendet/empfangen) werden. Dies bedeutet, dass der grundlegende physikalische Kanal bpc4 nicht für einen Sprachanruf verwendet werden kann. Die Unterbrechungen 602 in bpc4, die durch gleichzeitige Nicht-DTX-Perioden in den Transceivern TRX1, TRX2 und TRX3 erzwungen werden, würden eine schlechte Sprachqualität im grundlegenden physikalischen Kanal bpc4 verursachen. Dies ist kein Problem in z. B. GPRS, da die Unterbrechungen 602 in bpc4 kein ernsthaftes Problem für Datenanwendungen darstellen. Tatsächlich wird jede GPRS-Funkeinheit/Basisstation die fehlenden Funkblöcke interpretieren, als ob der Kanal zur Kommunikation mit, d. h. zum Übertragen von Funkblöcken an oder zum Empfangen von Funkblöcken von, einem anderen Benutzer in der Zelle verwendet wird. Folglich besteht die einzige Wirkung der fehlenden Funkblöcke darin, den effektiven Durchsatz im GPRS-Kanal geringfügig zu reduzieren.
Aus dem oben Gesagten sollte für jeden Fachmann ersichtlich sein, dass die Erfindung sowohl in einem System, das das Frequenzsprungverfahen einsetzt, als auch in einem System, das das Frequenzsprungverfahren nicht nutzt, verwendet werden kann.
Das erfinderische Verfahren kombiniert die DTX-induzierten Perioden der Funkstille in Sprachkanälen mit der GPRS-Fähigkeit zur Nutzung von Funkkanälen mit sporadischer Übertragung. Diese zwei Merkmale werden genutzt, um mehr als acht physikalische Kanäle in einem Transceiver in einem kombinierten GSM/GPRS-System zu unterstützen. Es sollte beachtet werden, dass ein Paketdatenkanal in einem grundlegenden physikalischen Kanal Echtzeitdienste wie Sprache und nicht nur Nichtechtzeitdienste ausführen kann.
Obwohl die Erfindung hauptsächlich unter Bezugnahme auf ein GSM-System beschrieben wurde, kann das erfinderische Verfahren in einem D-AMPS/EDGE-System und auch in einem CDMA-System angewandt werden. In einem CDMA-System wird die Zahl der grundlegenden physikalischen Kanäle, die ein Transceiver unterstützen kann, durch die gesamte maximale Ausgangsleistung, die der Transceiver nutzen kann, bestimmt. Folglich kann die erfinderische Technik auch auf das CDMA-System angewandt werden, um die Zahl der logischen Kanäle, die ein Transceiver unterstützen kann, zu erhöben. Wie in dem GSM/GPRS-System veranschaulicht, kann ein Sprachanruf im DTX-Modus erfolgen, ohne den Transceiver zu belasten. Wie in der bevorzugten Ausführungsform im GSM/GPRS-Szenarium nutzt die erfinderische Technik diese Tatsache, um zuzulassen, dass der Paketdatenkanal von dem Transceiver, in dem ein oder mehr Sprachanrufe im DTX-Modus sind, unterstützt wird. Für Fachleute sollte es ersichtlich sein, wie diese Generalisierung auf das CDMA-System vorgenommen wird.

Claims

Verfahren zum Kommunizieren von Paketdateneinheiten in einem Funkkommunikationssystem, enthaltend eine erste Basisstation (102, 206–208), die sowohl Sprach- als auch Datenpaketkommunikation mit einer Zahl von Funkeinheiten (101, 103, 104) unterstützt, wobei die erste Basisstation (102, 206–208) eine erste Sender-/Empfängereinheit (TRX1) enthält, die eine Sprachverbindung mit einer ersten Funkeinheit (101) in einem Sprachverkehrskanal (Cv1), der auf einen ersten grundlegenden physikalischen Kanal (bpc1) abgebildet wird, kommuniziert, und wobei ein diskontinuierlicher Übertragungsmodus in dem ersten Sprachverkehrskanal (Cv1) aktiviert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Kommunizieren (312) von Paketdateneinheiten zwischen der ersten Sender-/Empfängereinheit (TRX1) und einer zweiten Funkeinheit (104) in einem Paketdatenkanal (Cd1), der auf einen zweiten grundlegenden physikalischen Kanal (bpc4) abgebildet wird, wenn der diskontinuierliche Übertragungsmodus in dem ersten Sprachverkehrskanal (Cv1) aktiviert wird, und wobei der zweite grundlegende physikalische Kanal von dem ersten grundlegenden physikalischen Kanal verschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin den folgenden Schritt umfasst: Umschalten (307) des zweiten grundlegenden physikalischen Kanals (bpc4) mit dem abgebildeten Paketdatenkanal (Cd1) von der ersten Sender-/Empfängereinheit (TRX1) zu einer zweiten Sender-/Empfängereinheit (TRX2) in der ersten Basisstation, wenn der diskontinuierliche Übertragungsmodus in dem ersten Sprachverkehrskanal (Cv1) deaktiviert wird und ein diskontinuierlicher Übertragungsmodus in einem zweiten Sprachverkehrskanal (Cv2), der auf einen dritten grundlegenden physikalischen Kanal (bpc3) abgebildet wird, in der zweiten Sender-/Empfängereinheit (TRX2) aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kommunikation in der Abwärtsverbindung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kommunikation in der Aufwärtsverbindung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die ersten und zweiten Funkeinheiten (101, 104) ein und dieselbe Funkeinheit sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei der erste grundlegende physikalische Kanal ein Zeitschlitz in einer ersten Frequenz f1 und der zweite grundlegende physikalische Kanal ein Zeitschlitz in einer zweiten Frequenz f2 in einem TDMA-System sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, wobei der diskontinuierliche Übertragungsmodus ein DTX-Modus in einem GSM-System ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei der Paketdatenkanal (Cd1) zur Kommunikation von GPRS-Paketdateneinheiten verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, wobei das Funkkommunikationssystem ein kombiniertes GSM- und GPRS-System ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die ersten und zweiten grundlegenden physikalischen Kanäle Frequenzsprungkanäle sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die ersten und zweiten grundlegenden physikalischen Kanäle durch bestimmte Codes in einem CDMA-System definiert sind.
Sender-/Empfängereinheit zur Kommunikation von Sprachanrufen mit Funkeinheiten (101, 103, 104) in mindestens einem Sprachverkehrskanal (Cv1), der auf einen ersten grundlegenden physikalischen Kanal (bpc1) abgebildet wird, und wobei ein diskontinuierlicher Übertragungsmodus in dem mindestens einen Sprachverkehrskanal (Cv1) aktiviert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender-/Empfängereinheit (TRX1, TRX2, TRX3) Mittel umfasst zum Kommunizieren von Paketdateneinheiten mit einer ersten Funkeinheit (104) in mindestens einem Paketdatenkanal (Cd1), der auf einen zweiten grundlegenden physikalischen Kanal (bpc4) abgebildet wird, wenn der mindestens eine Sprachverkehrskanal (Cv1) in dem diskontinuierlichen Übertragungsmodus ist, und wobei der zweite grundlegende physikalische Kanal von dem ersten grundlegenden physikalischen Kanal verschieden ist.
Sender-/Empfängereinheit nach Anspruch 12, wobei der erste grundlegende physikalische Kanal ein Zeitschlitz in einer ersten Frequenz f1 und der zweite grundlegende physikalische Kanal ein Zeitschlitz in einer zweiten Frequenz f2 in einem TDMA-System sind.
Sender-/Empfängereinheit nach Anspruch 12, wobei die ersten und zweiten grundlegenden physikalischen Kanäle Frequenzsprungkanäle sind.
Sender-/Empfängereinheit nach Anspruch 12, wobei die ersten und zweiten grundlegenden physikalischen Kanäle durch bestimmte Codes in einem CDMA-System definiert sind.
Basisstation, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (102, 206–208) mindestens eine Sender-/Empfängereinheit (TRX1, TRX2, TRX3) nach einem der Ansprüche 12–15 umfasst.
Basisstation nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (102, 206–208) mindestens zwei Sender-/Empfängereinheiten (TRX1, TRX2, TRX3) umfasst, und wobei die Basisstation Mittel zum Umschalten des zweiten grundlegenden physikalischen Kanals (BPC4), auf den der Paketdatenkanal (Cd1) abgebildet wird, zwischen den Sender-/Empfängereinheiten, wann immer sie einen Sprachverkehrskanal (Cv1, Cv2) in dem diskontinuierlichen Übertragungsmodus haben, umfasst.
Basisstation nach Anspruch 17, wobei die Mittel zum Umschalten des zweiten grundlegenden physikalischen Kanals (bpc4) zwischen seinen Sender-/Empfängereinheiten Mittel zum Erfassen, welche Sender-/Empfängereinheit nicht zur Übertragung von Sprachrahmen verwendet wird, und zum Verwenden dieser Senders/Empfängers zur Übertragung der Paketdateneinheiten in dem ersten Paketdatenkanal (Cd1) umfassen.
Zellulares Funkkommunikationssystem, dadurch gekennzeichnet, dass das zellulare Funkkommunikationssystem mindestens eine Basisstation nach einem der Ansprüche 16–18 umfasst.