DE69737868T3

DE69737868T3 - Funksystem und -Verfahren mit Duplexbetrieb

Info

Publication number: DE69737868T3
Application number: DE69737868T
Authority: DE
Inventors: Kalle Ahmavaara
Original assignee: Motorola Mobility LLC
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2017-12-31
Also published as: FI105371B; JP2001507896A; DE69737868T2; FI965299A; AU5323898A; ES2394221T3; USRE44089E1; EP1819063B1; DE69737868D1; FI965299A0; WO1998032236A1; EP1819063A1; EP0956654A1; US6747966B1; EP0956654B1; EP0956654B2; USRE41178E1; ATE365999T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Funksysteme und besonders die effektive Verarbeitung von interaktivem Verkehr in einem Funkband.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In zukünftigen Mobilsystemen schwankt der unterschiedlichen Teilnehmern zuzuordnende Anteil einer Funkressource beträchtlich entsprechend der erforderlichen Kapazität und dem Dienststandard. Die neuen Dienste, die zusammen mit normaler Sprachübertragung angeboten werden, und die Anforderungen im Bezug auf Datenübertragung erhöhen den Bedarf an einer effizienteren Zuordnung der Funkressource.
Ein Frequenzband, das für ein Funksystem reserviert ist, wird Anwendern als Funkkanäle entsprechend der gewählten Mehrfachzugriffstechnik (Multiple Access) zugeordnet. Ein Funkkanal ist ein Frequenzband, das bei einer Funkverbindung verwendet wird, oder ein Teil des Frequenzbandes, das beispielsweise mittels eines Zeit- oder eines Anwender-spezifischen Codes unterteilt ist. In analogen Systemen sind Funkkanäle gewöhnlich Frequenzkanäle, wobei ein fest zugeordnetes Frequenzband für jede Funkverbindung reserviert wird, wobei das Frequenzband ein Teil der Frequenzressource in dem System ist. Diese Technik wird frequenzgeteilter Mehrfachzugriff (bzw. Frequency Division Multiple Access, FDMA) genannt. Bei zeitgeteiltem Mehrfachzugriff (bzw. Time Division Multiple Access, TDMA) wird ein Zeitschlitz für jeden Funkkanal aus einem gemeinsamen Frequenzband zugeordnet. Codegeteilter Mehrfachzugriff (bzw. Code Division Multiple Access, CDMA) ist eine Mehrfachzugriffstechnik, die mittels einer Spreizspektrumtechnik implementiert wird, wobei Funkübertragung, die dasselbe Frequenzband verwendet, derart codiert wird, dass Signale für eine einzelne Empfängerpartei nur an bestimmten Empfängern empfangen werden kann.
EP 0 529 859 offenbart eine verbesserte Funk-Link-Architektur, die getrennte Verkehrs- und Signalisierungskanäle in einer Anzahl von HF-Trägern verwendet.
Eine funksystembasierte Telekommunikationsverbindung kann eine Simplex- oder eine Duplex-Verbindung sein. Die Simplex-Verbindung ist eine Telekommunikationsverbindung, wobei der Anwender gleichzeitig entweder nur Informationen senden oder empfangen kann. Die Duplex-Verbindung ist eine Telekommunikationsverbindung, wobei der Anwender gleichzeitig Informationen senden und empfangen kann. Eine Semi-Duplex-Verbindung ist eine Kombination der zwei vorstehend erwähnten Verbindungen, d. h. eine Telekommunikationsverbindung, wobei eine Partei die Simplex-Verbindung verwendet und die andere Partei die Duplex-Verbindung verwendet.
Beim Funkverkehr wird die Duplex-Verbindung häufig durch Verwenden verschiedener Sende- und Empfangsfrequenzen (frequenzgeteiltes Duplex bzw. Frequency Division Duplex, FDD) implementiert. Der Unterschied zwischen der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz wird Duplex-Abstand genannt. Die meisten digitalen Mobilkommunikationssysteme, wie z. B. das GSM (globales System für Mobilkommunikation bzw. Global System for Mobile Communications) und DCS-1800 (digitales Zellsystem bzw. Digital Cellular System für 188 MHz) basieren auf zeitgeteiltem Mehrfachzugriff (TDMA), der mittels einer FDD-Telekommunikationsverbindung umgesetzt wird. Neue PCS(persönliches Kommunikationssystem)-Systeme, die in den U.S. implementiert werden, werden ein neues IS-95-System anwenden, das auf codegeteiltem Mehrfachzugriff (CDMA) basiert.
Ein anderes Duplex-Verfahren ist zeitgeteiltes Duplex (bzw. Time Division Duplex, TDD), wobei die Signale zeitverschachtelt auf demselben Übertragungskanal übertragen werden. In Systemen, die frequenzgeteilten Mehrfachzugriff (FDMA) verwenden, der durch eine TDD-Telekommunikationsverbindung implementiert wird, z. B. in dem CT2 (schnurloses Telefon, zweite Generation) ändert sich die Übertragung mit Empfang in einem für einen Teilnehmer reservierten Frequenzband. In Systemen, die zeitgeteilten Mehrfachzugriff (TDMA) verwenden, der durch die TDD-Verbindung implementiert wird, z. B. den DECT (Digital European Cordless Telecommunications) ändert sich die Übertragung mit Empfang in einem Zeitschlitz eines für einen Teilnehmer reservierten Frequenzbands.
In Mobilkommunikationssystemen wird die Verbindung zwischen Mobilstationen und Basisstationen durch einen Funkweg hergestellt. Ein Kanal von der Mobilstation zu der Basisstation wird ein Uplink-Übertragungsweg und entsprechend ein Kanal von der Basisstation zu der Mobilstation wird ein Downlink-Übertragungsweg genannt.
Eine Funkverbindung basiert auf aufeinander folgenden Datenrahmen, wobei die Datenrahmen gemäß der ausgewählten Mehrfachzugriffstechnik z. B. aus benachbarten Frequenzbänder und Zeitperioden aufgebaut sind. Der Teil des Rahmens, auf den mittels ausgewählter Parameter (wie z. B. einem Rahmenfrequenzband, eine Zeitschlitznummer oder einem Code) unzweideutig Bezug genommen werden kann, wird Rahmenadresse genannt. Im Folgenden wird angenommen, dass ein Funkkanal eine Datenübertragung bedeutet, die in benachbarten Rahmen in einer oder mehreren bestimmten Rahmenadressen implementiert ist. Die Eigenschaften der Funkkanalkommunikation kann durch Zuordnung der Rahmenadressen beeinflusst werden. Durch Aufbau eines Funkkanals, der aus mehreren Rahmenadressen besteht, wird z. B. Mehrdatenübertragungskapazität für die Datenübertragung erhalten.
Eine interaktive Datenübertragung ist eine Duplex-Kommunikation, in der Nachrichten in den Uplink- und Downlink-Übertragungswegen miteinander interagieren. Ein Beispiel wird hier gegeben, das eine Kanalzuordnung zwischen der Mobilstation und der Basisstation veranschaulicht. Der Uplink-Übertragungsweg wird im Folgenden als der Uplink bezeichnet und der Downlink-Übertragungsweg wird im Folgenden als der Downlink bezeichnet. Die Basisstation informiert über freie Adressen in einer Nachricht, die auf einem Y-Kanal (Yell) in der Downlink-Richtung übertragen werden. Eine Mobilstation, die eine Verbindung aufbauen möchte, überträgt eine Zufallszugriff-(bzw. Random Access, RA)-Nachricht in der Uplink-Richtung auf einem Kanal, der unter den Kanälen ausgewählt wurde, die durch den Y-Kanal als frei angezeigt werden, wobei die RA-Nachricht den Wunsch enthält, eine Verbindung aufzubauen. Der gewünschte Dienststandard, d. h. die Menge der Ressource, die die aufzubauende Verbindung erfordert, wird in der RA-Nachricht auch mitgeteilt. Die RA-Nachricht wird beantwortet durch eine Zugriffs- bzw- Zugangsbewilligungs-(bzw. Access Grant, AG)-Nachricht in der Downlink-Richtung, wobei die AG-Nachricht, die die Mobilstation über die zu verwendende Rahmenadresse oder Rahmenadressen in dem aufzubauenden Funkkanal informiert.
Die vorstehend beschriebene Nachrichtenübertragung wird ohne Probleme abgewickelt, wenn die Verkehrsintensität niedrig genug ist, wobei die Downlink-Nachrichten genug Zeit haben, um auf die vorhergehenden Uplink-Nachrichten mittels der geeigneten Auswahl der Rahmenadressen zu reagieren. Der Rahmen wird mit der Zunahme des Verkehrs gefüllt, wodurch die Nachrichten, die sich auf die interaktive Verbindung beziehen, innerhalb der gesamten Rahmenmatrix angeordnet werden und alle Nachrichtenadressen dann nicht in einer geeigneten Weise ausgewählt werden können. Konsequenterweise können die Downlink-Nachrichten nicht immer in solchen Rahmenadressen positioniert werden, an denen die Nachrichten genügend Zeit haben würden, um auf die Nachrichten, die in der vorhergehenden Nachricht in der Uplink-Richtung übertragen wurden, zu reagieren oder andererseits, wenn es genügend Zelt geben würde, Informationen zu übertragen, die für alle nachfolgenden Rahmen in der Uplink-Richtung nützlich wären. Die Verwendung der Kanalressourcen auf diese Weise ist ineffektiv und Funkspektrum bei der Implementierung der interaktiven Verbindung wird verschwendet.
Mit einem ähnlichen Problem wird man z. B. bei der Datenübertragung, die von der Mobilstation abgeht, im Zusammenhang mit Bestätigungsnachrichten konfrontiert. Eine Anzahl von Rahmenadressen wird einem Teilnehmer für die Datenübertragung zugeordnet. Wenn die Datenübertragung in der Uplink-Richtung abgeschlossen ist, sendet die Basisstation eine Bestätigungsnachricht (z. B. eine automatische Wiederholungsanforderung, ARQ) an die Mobilstation, wobei der Teilnehmer die Nachricht zum Erfassen verwendet, ob die Datenübertragung erfolgreich war. Wenn das System die Verbindung unmittelbar nach der Datenübertragung unterbricht und nach Unterbrechung der Verbindung eine Nachricht über den Datenübertragungsfehler empfängt, muss die Verbindung neu aufgebaut werden. Wenn das System die Verbindung bis zu der positiven Bestätigung aufrechterhält, muss eine umfangreiche Kanalzuweisung unnötigerweise in Verbindung mit den positiven Bestätigungen aufrechterhalten werden, d. h. Kapazität wird bei der Implementierung der interaktiven Nachrichtenübertragung verschwendet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das einen einfachen Weg bereitstellt, um das oben beschriebene Problem betreffend die Verwendung der Kanalressource bei der Implementierung einer interaktiven Telekommunikationsverbindung zu vermeiden.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß dem Anspruch 1 und das Funksystem gemäß dem Anspruch 3.
Die Erfindung basiert auf der Idee, dass die FDD-Telekommunikationsverbindung durch Bereitstellen der Verbindung mit zwei oder mehreren TDD-Dimensionen verbessert wird. Der allgemeine Ansatz der Erfindung besteht darin, dass das Voll-Duplex-Frequenzband mittels Zeit-Duplex in zwei oder mehreren Unterbänder mit einer im Wesentlichen unabhängigen interaktiven Kommunikation verwendet wird. Übertragungen in unterschiedlichen Übertragungsrichtungen in jedem Unterband tritt zu unterschiedlichen Zeiten auf, aber eine gleichzeitige Übertragung in zwei unterschiedlichen Unterbändern kann in verschiedenen Übertragungsrichtungen auftreten. Es ist ein Vorteil der Erfindung bei der interaktiven Kommunikation, dass die Nachricht vollständig in einer Übertragungsrichtung empfangen wird, bevor die Antwort in einem bestimmten Unterband in einer anderen Übertragungsrichtung benötigt wird. Andererseits wird das Frequenzband für Verkehr effizient genutzt, da es möglich ist, gleichzeitig in verschiedenen Unterbändern in umgekehrten Übertragungsrichtungen zu übertragen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein FDD-Rahmen, im Folgenden als ein Superrahmen (Super Frame) bezeichnet, der aus wenigstens zwei Unterrahmen (Sub Frames) zusammengesetzt ist, die in Zeit-Duplex im Hinblick auf die entsprechenden Unterrahmen in der umgekehrten Übertragungsrichtung verwendet werden. Interaktive Verbindungsnachrichten werden auf der Basis der vorhergehenden Unterrahmennachricht oder Unterrahmennachrichten in der umgekehrten Übertragungsrichtung gebildet.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass die Informationen, die seitens der interaktiven Nachricht benötigt werden und durch jeden Unterrahmen übertragen werden, als Ganzes während dieses Unterrahmens verwendet werden können. Das System besitzt dann genügend Zeit, um auf die Informationen, die in den vorhergehenden Unterrahmen übertragen wurden, zu reagieren. Dieser Effekt kann in einigen Systemen durch vernünftiges Anordnen der Nachrichten in dem Rahmen verbessert werden. Interaktive Signalisierung wird schneller und die Nutzung des Frequenzspektrums wird im Vergleich mit Lösungen des Standes der Technik wesentlich effizienter.
Zum Beispiel basiert die Zuordnung freier Kanäle in der Downlink-Richtung im Zusammenhang mit der Kanalzuordnung auf den Informationen innerhalb des gesamten vorhergehenden Uplink-Rahmens. Über die Rahmenadressen, die basierend auf dem vorhergehenden Uplink-Unterrahmen als frei erfasst wurden, wird in dem Downlink-Unterrahmen mittels virtuellem Zeit-Duplex gemäß der Erfindung informiert. Des System besitzt dann genügend Zeit, um alle Zufallszugriffnachrichten aus dem vorhergehenden Uplink-Unterrahmen zu berücksichtigen und um über die freien Kanäle basierend auf diesen Informationen in dem nächsten entsprechenden Downlink-Unterrahmen zu informieren. Dies ermöglicht, dass die Mobilstationen die Kanalzuordnungsinformation zur Verwendung in dem nächsten Unterrahmen besitzen, d. h. ihnen wird Zugriff auf die Kanäle bemerkenswert schneller als zuvor gewährt. In den Lösungen des Standes der Technik kann eine Y-Kanalnachricht in der Downlink-Verbindung nicht auf alle Uplink-Rahmennachrichten antworten, wodurch die entsprechende Zuordnungsnachricht um wenigstens einen Rahmen verzögert werden kann.
Die zeitabhängige Trennung von Nachrichten, die in unterschiedlichen Übertragungsrichtungen übertragen werden, stellt viele Vorteile bereit, die mit größerem Detail in Verbindung mit der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung abgehandelt werden. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Erfindung eine wesentliche Verbesserung bei der Implementierung der Funkverbindung durch die Datenrahmen bereitstellt.
LISTE DER FIGUREN
Die Erfindung wird in größerem Detail unter Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben, in denen
1 einen Rahmenaufbau und Kanäle einer Funkschnittstelle veranschaulicht,
2 u. 3 Uplink- und Downlink-Funkbänder, ihre Rahmenunterteilung und zwei unterschiedliche interaktive Verkehrslösungen veranschaulicht,
4 einen Rahmenaufbau in Uplink- und Downlink-Bändern gemäß dem primären Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
5 interaktive Kommunikation im Zusammenhang mit einer Rahmenstruktur, wie in 4 gezeigt, veranschaulicht,
6 eine Datenübertragungsbestätigung im Zusammenhang mit einer Rahmenstruktur, wie in 4 gezeigt, veranschaulicht, und
7 interaktive Kommunikation für den Fall, in dem der Superrahmen der Erfindung aus drei Unterrahmen zusammengesetzt ist, veranschaulicht.
DETALLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird die Erfindung in größerem Detail im Zusammenhang mit einer TDMA-Mehrfachzugriffstechnik beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Technik beschränkt ist. Die Anwendung der Erfindung innerhalb des Bereichs der Beschreibung und Ansprüche der Erfindung in anderen Mehrfachzugriffstechniken, wie z. B. CDMA, ist für den Fachmann offensichtlich. Die Konzepte Kanal und Rahmen werden dann entsprechend den Prinzipien der zu verwendenden Mehrfachzugriffstechnik angewendet.
1 verarischaulicht eine Funkschnittstelle basierend auf Datenrahmen und Verkehrskanalzuordnung in einem Rahmensystem. Bei der TDMA-Mehrfachzugriffstechnik zeigt eine y-Richtung, die in 1 gezeichnet ist, Frequenzdifferenzierung, d. h. jedes überlappende y-Niveau (y1, y2, y3) veranschaulicht ein Frequenzsegment. Entsprechend zeigt eine x-Richtung, die in 1 gezeichnet ist, Zeitdifferenzierung, d. h. jedes benachbarte x-Niveau (x1, x2, x3, x4) veranschaulicht einen Zeitschlitz. Ein Funkkanal kann eindeutig anhand einer Adresse (z. B. x3, y2) identifiziert werden, die ein Rechteck in einem Rahmen, der in 1 gezeigt ist, adressiert. Ein Kanal setzt sich aus Informationen zusammen, die in einer definierten Rahmenadresse eines Rahmens oder aufeinanderfolgender Rahmen (F1, F2, F3, F4) überfragen werden.
Der Rahmen in 1 zeigt einen Datenrahmen, der im Wesentlichen einer Übertragungsrichtung zugeordnet ist. Eine umgekehrte Übertragungsrichtung ist zusammengesetzt aus einem strukturell identischen Rahmen in einem anderen Frequenzsegment. 2 veranschaulicht eine Kanalanordnung für ein Frequenzband (eine Schicht in der y-Richtung in 1) in der Uplink- und Downlink-Richtung (UL bzw. DL). Es gibt einen Duplex-Frequenzabstand (dF) zwischen dem UL-Band, das von dem Uplink-Rahmen separiert ist, und dem DL-Band, das von dem Downlink-Rahmen separiert ist, und in Lösungen des Standes der Technik sind die Downlink-Rahmen durch einige Zeitschlitze (dT) im Vergleich zu den Uplink-Rahmen verzögert. Z. B. im GSM-System beträgt der Duplex-Abstand 45 MHz und die Nummerierung der Zeitschlitze der Downlink-Rahmen ist um drei Zeitschlitze im Vergleich mit den Uplink-Rahmen verzögert.
Eine interaktive Funkverbindung ist eine Duplex-Datenübertragung, in der eine Nachricht, die in einer Übertragungsrichtung übermittelt wird, die entsprechende Nachricht, die in der umgekehrten Übertragungsrichtung übertragen wird, beeinflusst. Signalisierung einer Mobilstation und einer Basisstation während der Kanalzuordnung und verschiedene Typen von Bestätigungsnachrichten bei der Datenübertragung seien als Beispiele für interaktive Verbindungen angegeben.
In zukünftigen Mobilkommunikationssystemen wird die Verwendung von interaktiven Verbindungen höchst wahrscheinlich dramatisch zunehmen. In den neuen Systemen ist ein Kanal nicht teilnehmerspezifisch für die gesamte Sitzung (z. B. einen Anruf) reserviert, sondern der Kanal wird dem Teilnehmer für die Zeitperioden, während denen es einen tatsächlichen Bedarf für die Datenübertragung (z. B. Sprache oder Datenübertragung) gibt, zugeordnet. In diesem Fall findet die Kanalzuordnung vor jeder Datenübertragungstransaktion statt.
Eine interaktive Funkverbindung ist in 2 durch einen Kreis in einem UL-Rahmen, der eine interaktive Nachricht repräsentiert, und durch ein Dreieck in einem DL-Rahmen, der die entsprechende Nachricht repräsentiert, veranschaulicht. Die interaktive Datenübertragung ist aus aufeinander folgenden Kreisen und Dreiecken zusammengesetzt, wobei der Kreis eine Antwort auf das Dreieck ist, das Dreieck eine Antwort auf den Kreis ist usw. Wenn das System nicht stark ausgelastet ist, ist die interaktive Nachrichtenübertragung mittels einer geeigneten Auswahl von Rahmenadressen erfolgreich und die interaktive Nachricht kann in beide Übertragungsrichtungen basierend auf den empfangenen Nachrichten aufgebaut werden. Wenn der Rahmen beginnt sich auf Grund von zunehmender Kommunikation oder einer größeren Menge von für den Teilnehmer reservierter Zeitschlitzen zu füllen beginnt, wird die Situation komplizierter.
3 veranschaulicht eine Situation, in der die interaktive Nachricht in der Downlink-Richtung (markiert mit einem Dreieck), gezeigt in 2, zusammengesetzt ist basierend auf den Nachrichten, die in dem gesamten Uplink-Rahmen übermittelt wurden. Eine derartige Situation existiert z. B. in einer Verbindung mit einer Zugriffsbewilligungs-(AG)-Nachricht, die in dem DL-Rahmen erteilt wird. Die Basisstation informiert über freie Adressen in einer Y-Kanalnachricht in der Downlink-Richtung. Eine Mobilstation, die wünscht eine Verbindung in der Uplink-Richtung aufzubauen, wählt einen Kanal, der als frei mitgeteilt wurde, und sendet eine Zufallszugriffs-(RA)-Nachricht in der Uplink-Richtung auf diesem Kanal, wobei sie in der Nachricht über ihren Wunsch, eine Verbindung aufzubauen, informiert. Die Zufallszugriffsnachricht wird durch die Zugriffsbewilligungs-(AG)-Nachricht in der Downlink-Richtung beantwortet, die die Mobilstation über die Rahmenadresse oder die Rahmenadressen, die auf dem aufzubauenden Funkkanal zu verwenden sind, informiert.
Der Rahmen füllt sich mit Anwachsen der Kommunikation, d. h. Nachrichten, die mit der interaktiven Verbindung in Zusammenhang stehen, werden innerhalb der gesamten Rahmenmatrix angeordnet. Konsequenterweise haben die Downlink-Nachrichten keine Zeit, um auf die Uplink-Nachrichten, die in der vorhergehenden Nachricht übermittelt wurden, zu reagieren und andererseits haben sie keine Zeit, um die zu verwendenden Informationen in dem Uplink-Rahmen zu übertragen. Eine derartige Verwendung der Kanalressourcen ist uneffizient und Funkspektrum wird bei dem Aufbau der interaktiven Verbindung verschwendet.
Es ist zu beachten, dass nur die Parameter, die für die Erfindung wesentlich sind, hier beschrieben werden. So, obgleich z. B. Timing-Fortschritt in diesem Zusammenhang nicht behandelt wird, müssen die gesamten Spezifikationen, die sich auf eine normale Übertragung beziehen, letztlich bei der Lösung berücksichtigt werden.
4 veranschaulicht eine Funkverbindung, die auf Uplink- und Downlink-Superrahmen basiert. Jeder Superrahmen besteht aus 24 separaten Rahmenadressen, die in zwei Unterrahmen f1 und f2 unterteilt sind, von denen beide 12 Rahmenadressen umfassen. Die Übertragung der UL- und DL-Superrahmen ist zeitlich derart gesteuert, dass die Übertragung gleichzeitig stattfindet, d. h. die Verzögerung zwischen verschiedenen Übertragungsrichtungen ist null. Die Unterrahmen uf1/df2 und uf2/df1 in den Superrahmen usf und dfs sind Zeit-Duplex derart ausgeführt, dass die Unterrahmenübertragungen zu unterschiedlichen Zeiten stattfinden.
Bei der Kanalzuordnung werden freie Kanäle für den Unterrahmen uf2 des UL-Superrahmens UF1 auf dem Y-Kanal des Unterrahmens df1 in dem DL-Superrahmen DF1 mitgeteilt und entsprechend freie Kanäle für den nächsten Unterrahmen uf1 des UL-Superrahmens UF2 werden auf dem Y-Kanal des Unterrahmens df2 in dem DL-Superrahmen DF1 mitgeteilt.
Es wird angenommen, dass eine Mobilstation den Y-Kanal in dem Superrahmen df1 des DL-Superrahmens DF1 abhört. Die Mobilstation wählt einen freien Kanal, der auf dem Y-Kanal, wie z. B. CH1, übertragen wurde, aus und sendet eine Zufallszugriffs-(RA)-Nachricht auf dem freien Kanal CH1, der in dem Unterrahmen uf2 des UL-Superrahmens UF1 ausgewählt wurde. Eine Basisstation antwortet durch eine Zugangsbewilligungs-(AG)-Nachricht in dem Unterrahmen df1 des DL-Superrahmens DF2. Die AG-Nachricht informiert die Mobilstation darüber, dass der Kanal CH1 (markiert in 4 mit einem schwarzen Quadrat) für sie von dem nächsten Unterrahmen reserviert wurde. Die Mobilstation beginnt mit Übertragen auf den Kanal CH1 in dem Unterrahmen uf2 des UL-Superrahmens UF2. Da CH1 nun der Mobilstation zugeordnet ist, wird er nicht länger durch den Y-Kanal in dem Unterrahmen df1 des DL-Superrahmens DF2 angezeigt. In der obigen Beschreibung findet die Kanalzuordnung mittels des Unterrahmenpaars df1 und df2 statt. Eine ähnlich getrennte Kanalzuordnung kann gleichzeitig (aber in umgekehrter Phase) mittels eines anderen Unterrahmenpaars df2 und uf1 auftreten. Es ist möglich, dass dieselbe Mobilstation in der Kanalzuordnung an beiden Unterrahmenpaaren teilnimmt.
Interaktive Bestätigungsnachrichten (Y, AG) treten in jedem Unterrahmen eines Superrahmens, bevorzugt in der Mitte des Unterrahmens, auf, wodurch das System genügend Zeit hat, um auf die Nachrichten zu reagieren. Verkehrskanäle (wie z. B. CH1) treten nur einmal in einem Superrahmen auf, d. h. in dem vorliegenden Beispiel nur in dem Unterrahmen uf2, In dem vorliegenden Beispiel werden zwei Verbindungsschichten in der Rahmenstruktur für die interaktiven Nachrichten gebildet, von denen eine aus dem Unterrahmen uf1 der UL-Superrahmen und dem Unterrahmen df2 der DL-Superrahmen zusammengesetzt ist und entsprechend der andere zusammengesetzt ist aus dem Unterrahmen uf2 der UL-Superrahmen und dem Unterrahmen df1 der DL-Superrahmen. 5 veranschaulicht die Verbindungsschichten, die in der Rahmenstruktur gebildet werden. In 5 veranschaulichen durchgezogene Pfeile interaktive Kommunikation auf einer Verbindungsschicht df1–uf2 und gestrichelte Pfeile veranschaulichen Kommunikation auf einer Verbindungsschicht df2–uf1. Es ist möglich, dass dieselbe Mobilstation in der Kommunikation auf beiden Verbindungsschichten teilnimmt.
Die Zuordnungssituation für jeden UL-Unterrahmen ist bereits in dem vorhergehenden DL-Unterrahmen bekannt und die interaktive Nachricht, die jede Rahmenadresse betrifft, kann vor der nächsten Übertragung der Rahmenadresse in dem Superrahmen übertragen werden. Z. B. ist in dem Beispiel in 4 die AG-Nachricht, die die RA-Nachricht, die in dem Kanal CH1 in dem Unterrahmen des Superrahmens UF1 übertragen wurde, bereits in dem Unterrahmen df1 des Superrahmens DF2 übertragen worden, wodurch Kommunikation auf dem Kanal CH1 bereits in dem Unterrahmen uf2 des Superrahmens UF2 beginnen kann, wobei der Unterrahmen UF2 der Rahmen ist, in dem der Kanal CH1 als Nächstes auftritt.
Zeit-Duplexausführung der Verbindungsschicht stellt sicher, dass die Informationen, die auf dem Y-Kanal übermittelt werden, immer genaue Informationen über die freien Kanäle in dem nächsten Unterrahmen enthalten. Zusätzlich kann eine AG-Nachricht in der Downlink-Richtung verwendet werden zum Antworten auf alle RA-Nachrichten auf derselben Verbindungsschicht und die AG-Nachricht kann an die Mobilstation übertragen werden, bevor die zugeordnete Rahmenadresse oder die zugeordneten Rahmenadressen das nächste Mal in dem Superrahmen auftreten.
Ein entsprechendes Beispiel kann bezüglich der vorstehend erwähnten Datenübertragungsbestätigung dargestellt werden. Das Beispiel ist in 6 veranschaulicht. Ein Kanal CH2, der aus zwei UL-Rahmenadressen zusammengesetzt ist, ist für einen Teilnehmer für die Datenübertragung reserviert worden. Wenn die Datenübertragung in dem Unterrahmen uf2 des Superrahmens UF1 abgeschlossen ist, wird die Verbindung aufrechterhalten und die Mobilstation wartet auf eine ARQ-Bestätigungsnachricht von der Basisstation. Im Falle einer erfolgreichen Datenübertragung erteilt die Basisstation die Bestätigungsnachricht in dem Unterrahmen df1 eines DL-Superrahmens DF2 und informiert zur selben Zeit in einer Y-Nachricht darüber, dass die Rahmenadressen, die dem Kanal CH2 zugeordnet sind, frei sind. Im Fall einer nicht erfolgreichen Datenübertragung sendet die Basisstation eine Nachricht, die über einen Übertragungsfehler in dem Unterrahmen df1 des Superrahmens DF2 informiert, wodurch die Mobilstation mit Übertragung auf dem Kanal CH2 fortfahren kann. In beiden Fällen kann die interaktive Information übertragen werden, bevor der tatsächliche Verkehrskanal das nächste Mal in dem Superrahmen auftritt.
Interaktive Bestätigungsnachrichten sind bevorzugt in der Mitte des Rahmens angeordnet, wodurch dem System genügend Zeit gegeben wird, um auf die Informationen, die in dem vorhergehenden Unterrahmen überfragen werden, zu reagieren. Wenn mehr Zeit benötigt wird bei der Verarbeitung der Nachrichten in den UL- und DL-Richtungen, wie es in den Systemen basierend auf CDMA-Mehrfachzugriffstechniken der Fall ist, bei denen die Dauer der Nachricht den gesamten Rahmenzyklus umfasst, kann der Superrahmen aus mehr als einem Unterrahmen zusammengesetzt werden. 7 veranschaulicht die erfindungsgemäße Lösung im Fall von drei Unterrahmen (Verbindungsschichten). Die erste Verbindungsschicht ist zusammengesetzt aus Unterrahmen uf1 und df2, die zweite Verbindungsschicht ist zusammengesetzt aus Unterrahmen uf2 und df3 und die dritte Verbindungsschicht ist zusammengesetzt aus Unterrahmen uf3 und df1. Die Reaktionszeit wurde in dem Fall, der in 7 dargestellt ist, durch Verzögern der Uplink-Übertragung im Hinblick auf die Downlink-Übertragung um einen halben Rahmenzyklus erhöht.
Das Prinzip der Erfindung kann auch angewendet werden beim herkömmlichen zeitgeteilten Duplex-TDD, wo die Signale in verschiedenen Richtungen verschachtelt in der Zeit auf demselben Übertragungskanal übertragen werden. In Übereinstimmung mit der Erfindung kann der Rahmen in beiden Richtungen aus zwei oder mehreren Unterrahmen zusammengesetzt werden, wobei die Unterrahmen wiederum einen oder mehrere Verbindungsschichten bilden.
Die Zeichnungen und die damit in Beziehung stehende Beschreibung beabsichtigen nur, die Idee der Erfindung zu veranschaulichen. Die Einzelheiten der Lösung und die Rahmenstruktur der Erfindung kann innerhalb des Bereichs der Ansprüche variieren. Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit dem System basierend auf TDMA-Mehrfachzugriffstechnik unter Verwendung von Nachrichten, betreffend Kanalzuordnung, als ein Beispiel beschrieben worden ist, kann die beschriebene Lösung, die mit der Erfindung dargestellt wurde, auch im Zusammenhang mit anderen Funksystemen, die interaktive Nachrichten verwenden, eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zum implementieren einer Duplex-Telekommunikationsverbindung in Funkverbindungen basierend auf einer rahmenstrukturierten interaktiven Kommunikation, wobei eine interaktive Kommunikation eine oder mehrere Übertragungen (ARQ) in der Uplink- und in der umgekehrten Downlink-Übertragungsrichtung (UL, DL) derart umfasst, dass eine Nachricht der interaktiven Kommunikation in einer Übertragungsrichtung (DL; UL) von einer oder mehreren vorhergehenden Nachrichten in der anderen Übertragungsrichtung (UL; DL) abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: Verwenden für die interaktive Kommunikation in der Uplink- und der umgekehrten Downlink-Übertragungsrichtung (UL, DL) eines Rahmenaufbaus, der aus einem ersten Rahmen (UF1) in der Uplink-Übertragungsrichtung und einem entsprechenden zweiten Rahmen (DF1) in der umgekehrten Downlink-Übertragungsrichtung zusammengesetzt ist, wobei entsprechende erste und zweite Rahmen (UF1, DF1) auf unterschiedlichen Frequenzen sind und wenigstens teilweise zeitlich zusammentreffen, und wobei jeder der Rahmen (UF1, DF1) aus wenigstens zwei Unterrahmen (uf1–3, df1–3), die einen oder mehrere Kanäle (CH1, CH2) enthalten und eine bestimmte Übertragungszeit innerhalb der Dauer des Rahmens (UF1, DF1) besitzen, zusammengesetzt ist, Anordnen eines Unterrahmens (uf2) des ersten Rahmens (UF1) in der Uplink-Übertragungsrichtung (UL) und eines Unterrahmens (df1) eines entsprechenden zweiten Rahmens (DF1) in der umgekehrten Downlink-Übertragungsrichtung (DL) in ein Unterrahmenpaar (uf2, df1) derart, dass die Übertragungszeiten der Unterrahmen (uf2, df1) des Unterrahmenpaars in entsprechenden Rahmen (UF1, DF1) sich zeitlich nicht überlappen, Durchführen einer interaktiven Kommunikation in einer Sequenz von einem oder mehreren Rahmen durch – Übertragen von Daten in einem Kanal (CH2) eines Unterrahmens (uf2) des ersten Rahmens (UF1) in der Uplink-Übertragungsrichtung (UL), – basierend auf den Informationen, die in dem Kanal (CH2) in wenigstens einer der vorrangehenden Unterrahmen (uf2) übertragen wurden, im Falle einer erfolgreichen Datenübertragung, Bilden einer Datenbestätigungsnachricht, die den Erfolg der Datenübertragung anzeigt, und Freigeben des Kanals (CH2) für den nächsten Rahmen, und im Falle einer nicht erfolgreichen Datenübertragung, Bilden einer Datenbestätigungsnachricht, die Fehlschlagen der Datenübertragung anzeigt, – Übertragen der Datenbestätigungsnachricht (ARQ) in dem Unterrahmen (df1), der das Unterrahmenpaar für den Unterrahmen (uf2) des ersten Rahmens (UF1) in der Uplink-Übertragungsrichtung (UL) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterrahmenpaar (uf2, df1), das Datenbestätigungsnachrichten der interaktiven Kommunikation umfasst, eine Verbindungsschicht bildet, wobei die Anzahl der möglichen Verbindungsschichten in entsprechenden Rahmen (UL, DL) der Anzahl der Unterrahmen (uf1–3, df1–3) entspricht.
Funksystem, wobei eine rahmenstrukturierte interaktive Kommunikation in Funkverbindungen durchgeführt wird, wobei eine interaktive Kernmunikation eine oder mehrere Übertragungen (ARQ) in der Uplink- und der umgekehrten Downlink-Übertragungsrichtung (UL, DL) derart umfasst, dass eine Nachricht der interaktiven Kommunikation in der Uplink-Übertragungsrichtung (UL; DL) von einer oder mehreren vorhergehenden Nachrichten in der Downlink-Übertragungsrichtung (DL; UL) abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Funksystem konfiguriert ist, um in der Uplink- und in der Downlink-Übertragungsrichtung (UL, DL) einen Rahmenaufbau zusammengesetzt aus einem ersten Rahmen (UF1) in der Uplink-Übertragungsrichtung und einem zweiten entsprechenden Rahmen (DF1) in der umgekehrten Downlink-Übertragungsrichtung zu verwenden, wobei entsprechende erste und zweite Rahmen (UF1, DF1) auf unterschiedlichen Frequenzen sind und wenigstens teilweise zeitlich zusammentreffen, und wobei jeder der Rahmen (UF1, DF1) aus wenigstens zwei Unterrahmen (uf1–3, df1–3), die einen oder mehrere Kanäle (CH1, CH2) enthalten und eine festgelegte Übertragungszeit innerhalb der Dauer des Rahmens (UF1, DF1) besitzen, zusammengesetzt ist, wobei ein Unterrahmen (uf2) des ersten Rahmens (UF1) in der Uplink-Übertragungsrichtung (UL) und ein Unterrahmen (df1) eines entsprechenden zweiten Rahmens (DF1) in der umgekehrten Downlink-Übertragungsrichtung (DL) in einem Unterrahmenpaar (uf2, df1) derart angeordnet sind, dass die Übertragungszeiten der Unterrahmen (uf2, df1) des Unterrahmenpaares in entsprechenden Rahmen (UF1, DF1) sich zeitlich nicht überlappen, um eine interaktive Kommunikation durchzuführen durch Übertragen von Nachrichten der interaktiven Kommunikation in Unterrahmen von Unterrahmenpaaren (uf2, df1) in einer Folge von einem oder mehreren Rahmen durch Bilden einer Nachricht der interaktiven Kommunikation für einen Unterrahmen (df1) basierend auf der Information in wenigstens einem der vorhergehenden Unterrahmen (uf2) des Unterrahmenpaares; – Empfangen einer Datennachricht in einem Kanal (CH2) eines Unterrahmens (uf2) des ersten Rahmens (UF1) in der Uplink-Übertragungsrichtung (UL); – basierend auf den Informationen, die in dem Kanal (CH2) in wenigstens einer der vorrangehenden Unterrahmen (uf2) übertragen wurden, im Falle einer erfolgreichen Übertragung der Datennachricht, Bilden einer Datenbestätigungsnachricht, die den Erfolg der Datenübertragung anzeigt, und Freigeben des Kanals (CH2) für den nächsten Rahmen, und im Falle einer nicht erfolgreichen Übertragung der Datennachricht, Bilden einer Datenbestätigungsnachricht, die Fehlschlagen der Datenübertragung anzeigt; und – Übertragen der Datenbestätigungsnachricht (ARQ) in dem Unterrahmen (df1), der das Unterrahmenpaar für den Unterrahmen (uf2) des ersten Rahmens (UF1) in der Uplink-Übertragungsrichtung (UL) ist.
Funksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Funksystem eine Basisstation ist.