DE19734935A1 - Verfahren, Mobilstation und Basisstation zur paketorientierten Übertragung von Informationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Mobilstation und eine Basisstation zur paketorientierten Übertragung von Informationen über eine Funkschnittstelle zwischen einer Basisstation und Mobilstationen eines TDMA Mobil-Kommunika­ tionssystems, insbesondere für einen GPRS-Paketdatendienst für zeitkritische Informationen innerhalb eines GSM-Mobil­ funknetzes.

Mobil-Kommunikationssysteme dienen der Übertragung von Daten mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funk­ schnittstelle zwischen einer sendenden und einer empfangenden Funkstation, wobei in der Regel eine der Funkstationen nicht stationär ist. Ein Beispiel für ein Mobil-Kommunikationssy­ stem ist das bekannte GSM-Mobilfunknetz (Global System for Mobile Communications) bei dem zur Übertragung eines Teil­ nehmersignals jeweils ein durch einen schmalbandigen Fre­ quenzbereich und einen Zeitschlitz gebildeter Kanal vorge­ sehen ist. Da ein Teilnehmersignal in einem Kanal in Frequenz und Zeit von übrigen Teilnehmersignalen getrennt ist, kann die empfangende Funkstation eine Detektion der Daten dieses Teilnehmersignals vornehmen. Durch die Bildung von Zeit­ schlitzen liegt eine Zeitmultiplex-Teilnehmerseparierung und damit ein TDMA (time division multiple access) Mobil-Kom­ munikationssystem vor.

Die netzseitige Funkstation eines Mobilfunknetzes ist eine Basisstation, die über eine Funkschnittstelle mit Mobil­ stationen kommuniziert. Die Übertragung von einer Mobilsta­ tion zur Basisstation wird als Aufwärtsrichtung, die Über­ tragung von der Basisstation zu einer Mobilstation als Ab­ wärtsrichtung bezeichnet. Ein Frequenzkanal wird durch zumin­ dest einen Zeitschlitz pro Zeitmultiplex-Rahmen gebildet.

Mehrere Zeitmultiplex-Rahmen bilden dabei einen Makrorahmen. Weiterhin bezeichnen die Trägerfrequenz und eventuell eine Frequenzsprungsequenz den Frequenzkanal.

Zur Übertragung von Daten zwischen zwei Kommunikationsend­ geräten kann auf verbindungsorientierte Konzepte und Konzepte auf der Basis logischer Verbindungen zurückgegriffen werden. Bei verbindungsorientierten Datenübertragungen müssen während der gesamten Zeit der Datenübertragung physikalische Ressour­ cen zwischen den zwei Kommunikationsendgeräten bereitgestellt werden.

Bei der Datenübertragung über logische Verbindungen ist eine dauerhafte Bereitstellung von physikalischen Ressourcen nicht nötig. Ein Beispiel für eine solche Datenübertragung ist die Paketdatenübertragung. Hier besteht während der Dauer der gesamten Datenübertragung eine logische Verbindung zwischen den zwei Kommunikationsendgeräten, jedoch werden physika­ lische Ressourcen nur während der eigentlichen Übertragungs­ zeiten der Datenpakete bereitgestellt. Dieses Verfahren ba­ siert darauf, daß die Daten in kurzen Datenpaketen, zwischen denen längere Pausen auftreten können, übermittelt werden. In den Pausen zwischen den Datenpaketen sind die physikalischen Ressourcen für andere logische Verbindungen verfügbar. Be­ zogen auf eine logische Verbindung werden physikalische Res­ sourcen eingespart.

Das aus der deutschen Patentschrift DE 44 02 930 A1 bekannte Paketdatenübertragungsverfahren bietet sich insbesondere für Kommunikationssysteme mit begrenzten physikalischen Ressour­ cen an. Es wurde jedoch für eine Übertragung von nicht zeit­ kritischen Informationen entwickelt, bei dem Verzögerungs­ zeiten der Übertragung der Informationen insbesondere in Aufwärtsrichtung nicht relevant sind. Die Basisstation in einem Mobil-Kommunikationssystem kann auf netzseitig ein­ treffende zeitkritische Informationen durch eine entspre­ chende Einteilung der funktechnischen Ressourcen in Ab­ wärtsrichtung reagieren. Für die Aufwärtsrichtung ist dies nicht möglich, da die Zuteilung der funktechnischen Ressour­ cen netzseitig durchgeführt wird, jedoch das Wissen über ein Vorliegen von zeitkritischen Informationen dezentral bei den Mobilstationen vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Einrichtungen zur paketorientierten Informationsübertragung anzugeben, die zeitkritischen Anwendungen besser entsprechen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 10, die Mobilstation mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 und durch die Basisstation mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird beim Verfahren zur paketorientierten Übertragung von zeitkritischen Informationen über eine Funk­ schnittstelle zwischen einer Basisstation und Mobilstationen eines TDMA Mobil-Kommunikationssystems während einer logi­ schen Verbindung durch eine Mobilstation in Aufwärtsrichtung eine Anforderung für funktechnische Ressourcen in Aufwärts­ richtung ohne vorherige Zuweisung durch die Basisstation gesendet. Die Basisstation empfängt die Anforderung, wertet sie aus und nimmt daraufhin eine veränderte Zuteilung von funktechnische Ressourcen für eine Nutzsignalübertragung in Aufwärtsrichtung an diese Mobilstation vor.

Damit ist die Mobilstation nicht weiter von Zuweisungen der Basisstation betreffend Frequenzkanälen zur Signalisierung einer Ressourcennachfrage in Aufwärtsrichtung abhängig. Eine Mobilstation kann den Zeitpunkt der Ressourcennachfrage selbst bestimmen. Die Verzögerungen bis zur Nutzung von funk­ technischen Ressourcen für zeitkritische Informationen in Aufwärtsrichtung wird verringert.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird in einem Zeitschlitz der Funkschnittstelle ein erster Funkblock synchronisiert übertragen, so daß der erste Funkblock zu ei­ nem vorbestimmten Zeitpunkt innerhalb des Zeitschlitzes bei der Basisstation eintrifft, und daß im gleichen Zeitschlitz zumindest ein zweiter Funkblock mit der Anforderung übertra­ gen wird, der getrennt vom ersten Funkblock auswertbar ist. Die Anforderungen können damit zusätzlich zum ersten Funk­ blöcken übertragen werden und binden keine weiteren funk­ technischen Ressourcen. Besonders in Zeitschlitzen mit ver­ kürzten Zugriffsfunkblöcken bleibt Raum für zweite Funk­ blöcke.

Durch eine entsprechende Untergliederung eines Zeitschlitzes wird die Möglichkeit geschaffen, eine größere Datenmenge zu übertragen und damit die funktechnischen Ressourcen besser zu nutzen. Ein Zeitschlitz ist damit nicht nur einer Mobilsta­ tion zugeordnet, sondern kann von mehreren Mobilstationen unabhängig voneinander genutzt werden. Durch die sendeseitige Synchronisation wird gewährleistet, daß die Funkblöcke im Zeitschlitz nicht gleichzeitig eintreffen und somit getrennt auswertbar sind.

Die in einem Zeitschlitz übertragenen Funkblöcke könnten nach weiteren Ausprägungen die gleiche Länge haben - damit werden spezielle Zeitschlitze mit mehreren verkürzten Funkblöcken geschaffen - oder unterschiedliche Typen von Funkblöcken darstellen - damit wird eine bestehende Zeitschlitzstruktur des Mobil-Kommunikationssystems besser genutzt. Bei gleicher Funkblocklänge wird ein Anzahl von standardisierten Block­ längen eingeführt, die einen Zeitschlitz so ausfüllen, daß möglichst wenig ungenutzte Übergangszeiten anfallen und ein Zeitschlitz nach Bedarf mit zwei, drei oder mehr Funkblöcken gefüllt wird. Dabei ist es vorteilhaft, daß sich der Zeit­ punkt des Eintreffens des ersten Funkblocks am Anfang des Zeitschlitzes orientiert. Hierdurch wird die Zeitdauer eines Zeitschlitzes besser ausgenutzt. Damit können auch die be­ reits bestimmten Werte des Zeitabgleichs, die Vorhaltzeit (timing advance), übernommen werden und zusätzlicher Berech­ nungsaufwand ist nicht nötig.

Nach einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung wird die Anforderung mit einem Zugriffsfunkblock ge­ sendet. Zugriffsblöcke dienen normalerweise nur dem Ein­ stellen einer Vorhaltzeit (timing advance) und werden von der Mobilstation in regelmäßigen Abständen gesendet. In diese Zugriffsfunkblöcke werden erfindungsgemäß Informationen über die Anforderung von funktechnischen Ressourcen für die Auf­ wärtsrichtung eingebracht, ohne daß es zu Mehraufwendungen für eine Signalisierung kommt.

Wird diese Art der Anforderung gewählt, so ist es vorteil­ haft, wenn eine größere Anzahl (beispielsweise als im GPRS zum heutigen Zeitpunkt) von Zeitschlitzen für Zugriffs­ funkblöcke vorgesehen ist. Damit werden andere Signalisie­ rungsmöglichkeiten entlastet und die Verzögerungen bis zur Zuweisung von funktechnischen Ressourcen in Aufwärtsrichtung weiter verkürzt.

Nach einer dritten alternativen Weiterbildung der Erfindung wird die Anforderung auch in Zeitschlitzen gesendet, die nicht zur Paketdatenübertragung vorgesehen sind. In einem Mobil-Kommunikationssystem existiert die Paketdatenüber­ tragung oftmals parallel zu anderen Übertragungsarten (beim GSM parallel zur Sprachübertragung), somit werden die Signa­ lisierungsmöglichkeiten außerhalb des Frequenzkanals für die Paketdatenübertragung für eine schnellere Aufwärtsübertragung zusätzlich benutzt.

Bei Mobilstationen, welche die Fähigkeit haben, mehrere Zeit­ schlitze gleichzeitig zu bedienen, kann die Anforderung wahlweise auf einem oder mehreren Frequenzkanälen gesendet werden. Die Mobilstation entscheidet folglich über den ge­ wählten Signalisierungskanal. Die Zuweisung der funktech­ nischen Ressourcen erfolgt wahlweise für einen oder mehrere Frequenzkanäle gleichzeitig. Die Fähigkeit der Mobilstation mehrere Zeitschlitze zu bedienen kann sich somit nur auf ein Senden von gelegentlichen Signalisierungsnachrichten oder auch auf das Senden von zeitkritischen Informationen bezie­ hen. Sie bezieht sich weiterhin auf das Empfangen in Abwärts­ richtung.

Eine alternative Lösungsmöglichkeit für das Verfahren zur paketorientierten Übertragung von zeitkritischen Informa­ tionen über eine Funkschnittstelle zwischen einer Basis­ station und Mobilstationen eines TDMA Mobil-Kommunikations­ systems sieht während einer logischen Verbindung folgende Schritte vor. Zwischen einer Mobilstation und einer Basis­ station wird vereinbart, daß eine Mobilstation in Aufwärts­ richtung eine Anforderung für funktechnische Ressourcen in Aufwärtsrichtung innerhalb von Funkblöcken zur Informations­ übertragung senden darf. Die Mobilstation sendet eine solche Anforderung, wobei die Anforderung einen Hinweis darauf ent­ hält, zu welchem Zeitpunkt von der Mobilstation funktech­ nische Ressourcen in Aufwärtsrichtung gewünscht werden. Die Basisstation empfängt die Anforderung, wertet sie aus und nimmt daraufhin eine veränderte Zuteilung von funktechnischen Ressourcen in Aufwärtsrichtung an diese Mobilstation vor.

Damit wird die Verzögerung der Zuteilung verringert und eine zusätzliche Signalisierung eingespart. Die Mobilstation kann die Datenrate in Aufwärtsrichtung selbst beeinflussen.

Nach einer vorteilhafter Ausprägung dieser Lösung kann der Mobilstation innerhalb je eines Frequenzkanales eine be­ stimmte Sequenz von Funkblöcken (z. B. jeder zweite, dritte etc.) für längere Zeitdauern zugewiesen sein. Die Mobil­ station signalisiert der Basisstation innerhalb der Infor­ mationsblöcke, welche der ihr eigentlich zugewiesenen Funk­ blöcke sie nicht benötigt. Diese Art der Signalisierung garantiert der Mobilstation genügend funktechnische Ressour­ cen in Aufwärtsrichtung. Werden sie nicht benötigt, so kann sie nach einer Freigabe von anderen Verbindungen genutzt werden.

Die Zuweisung der funktechnischen Ressourcen wird nach einer Weiterbildung der Erfindung von den Mobilstationen zugeord­ neten Dienstprofilen abhängig gemacht. Nur Mobilstationen mit bestimmten Dienstprofilen für zeitkritische Informationen dürfen eine Anforderung senden bzw. nur deren Anforderungen werden berücksichtigt. Damit wird verhindert, daß zu viele Mobilstationen diese Signalisierungsmöglichkeit nutzen und den zeitkritischen Anwendungen deren schnelle Ressourcen­ anforderung blockieren.

Vorteilhafterweise ist nur eine vorbestimmte Anzahl von Mobilstationen mit einem Dienstprofilen für zeitkritische Informationen in einem Frequenzkanal zugelassen. Die Anzahl ist an die Signalisierungsmöglichkeiten angepaßt.

Werden den Mobilstationen zusätzlich zu den Dienstprofilen Prioritäten zugeordnet, kann nur Mobilstationen bestimmter Prioritäten die Anforderung innerhalb bestimmter Zeitspannen eine Wiederholung der Anforderung gestattet sein. Auch hier­ durch werden die Anforderungen der besonders zeitkritischen Anwendungen bevorzugt.

Die geschilderten alternativen Ausführungen der Erfindung können auch kombiniert werden, um die Zuweisung von funk­ technischen Ressourcen in Aufwärtsrichtung zu verbessern.

Die Erfindung wird nachfolgend bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläu­ tert.

Dabei zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines TDMA Mobil-Kommunikations­ systems zur Paketdatenübertragung,

Fig. 2 einen Kanal mit Zeitmultiplex-Teilnehmerseparie­ rung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung von Funkblocktypen,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Zugriffsfunkblocks,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Normalfunkblocks in Aufwärtsrichtung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Normalfunkblocks in Abwärtsrichtung,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Nutzung von mehreren Frequenzkanälen durch eine Mobilstation,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Ablaufs einer Übertragung zeitkritischer Informationen,

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Mobilstation, und

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Basisstation.

Das Zeitmultiplex-Mobilfunksystem nach Fig. 1 ist beispiels­ weise ein GSM-Mobilfunknetz GSM, das zumindest ein Basis­ stationssystem BSS mit einem Basisstationscontroller BSC und einer Basisstation BS enthält. Im Funkbereich der einen dargestellten Basisstation BS befinden sich Mobilstationen MS. Das Basisstationssystem BSS stellt die Verbindung zu weiteren Einrichtungen des GSM-Mobilfunknetzes GSM her. Im Basisstationscontroller BSC ist eine Steuereinrichtung SE implementiert, die eine Zuteilung von funktechnischen Res­ sourcen für die Mobilstationen MS durchführt. Die Steuer­ einrichtung SE kann jedoch auch in anderen Einrichtungen des Mobilfunksystem realisiert werden.

Diese weiteren Einrichtungen sind z. B. eine Mobilvermitt­ lungsstelle MSC und eine Einheit zur Realisierung von Inter­ working-Funktionen IWF. Das Zusammenwirken von Mobilvermitt­ lungsstelle MSC und Interworking-Funktionen IWF ergibt eine Paketvermittlungsstelle, die auch als GSN (GPRS support node) bezeichnet wird. Diese Paketvermittlungsstelle ist an eine Mobilvermittlungsstelle MSC zur Sprachvermittelung ange­ schlossen, alternativ könnte sie als abgesetzte eigene Ein­ heit realisiert werden.

Das GSM-Mobilfunknetz GSM kann mit weiteren Kommunikations­ netzen verbunden sein. Beispielhaft ist ein weiteres Kommuni­ kationsendgerät KEG mit dem GSM-Mobilfunknetz über ein Fest­ netz verbindbar oder ist selbst Bestandteil dieses GSM-Mobil­ funknetzes GSM.

Das GSM-Mobilfunknetz GSM soll zur Paketdatenübertragung pa­ rallel zur bekannten Sprachübertragung genutzt werden. Dabei kann die Einrichtung zur Realisierung von Interworking-Funk­ tionen IWF die Kopplung des GSM-Mobilfunknetzes GSM mit Da­ tenübertragungsnetzen und damit zum weiteren Kommunikations­ endgerät KEG herstellen.

Die Funkschnittstelle zwischen den Mobilstationen MS und einer Basisstation BS ist durch ein Frequenzband und zumin­ dest einen Zeitschlitz ts charakterisiert. Nach Fig. 2 werden beispielsweise acht Zeitschlitze ts (ts0 bis ts7) zu einem Rahmen R zusammengefaßt. Der Rahmen R wiederholt sich zyk­ lisch, wobei zu einem Kanal ein wiederkehrender Zeitschlitz beispielsweise der Zeitschlitz ts = ts4 gehört. Dieser Zeit­ schlitz ts wird im folgenden als Kanal GPRS-K für die Paket­ datenübertragung im Sinne des Dienstes GPRS (General Paket Radio Services) verwendet. Mehrere Zeitmultiplex-Rahmen R können zu einem Makrorahmen zusammengefaßt werden.

Soll eine Mobilstation MS diesen Dienst nutzen, dann führt sie entsprechend der GSM-Terminologie einen willkürlichen Zugriff (random access) mit einem kurzen Zugriffsblock (access burst) durch und wechselt auf einen dedizierten Kontrollkanal. Es folgt eine Authentifikation und das Setzen des Kontexts, beispielsweise eine temporäre Kennung (TLLI) bezüglich einer; logischen Verbindung (standby state). Soll das weitere Kommunikationsendgerät KEG über den Paketdaten­ dienst mit einer Mobilstation MS kommunizieren, erfolgt netzseitig ein Rufen (paging) der gewünschten Mobilstation MS sowie der geschilderte willkürliche Zugriff zum Wechsel in den standby state.

Für ein Senden von Paketdaten in Aufwärtsrichtung sendet die Mobilstation MS wiederum einen Zugriffsblock auf dem Kon­ trollkanal, worauf der Mobilstation MS eine Kurzkennung, ein GPRS-Kanal GPRS-K und die aus dem Zugriffsblock bestimmte, im GPRS-Kanal GPRS-K zu verwendende Vorhaltzeit (timing advance) mitgeteilt wird. Daraufhin befindet sich die Mobilstation MS im Wartezustand (ready state). Im Wartezustand werden in Ab­ ständen von 1 bis 2 s weitere Zugriffsblöcke ac1 zur Aktuali­ sierung der Vorhaltzeit gesendet. Falls die Mobilstation MS daraufhin in Aufwärtsrichtung Daten übertragen will, wird erneut ein Zugriffsblock (beispielsweise der später geschil­ derte zweite Funkblock fb2 oder ein folgender Zugriffsblock für den Zeitabgleich) gesendet, der von einer Steuereinrich­ tung SE der Basisstation BS ausgewertet wird. Nach Möglich­ keitkeit werden bald entsprechende funktechnische Ressourcen zugewiesen.

Fig. 3 zeigt einige Typen von Funkblöcken, die im GSM Mobil­ funknetz üblich sind. Wobei immer nur ein Funkblock pro Zeit­ schlitz ts, beispielsweise ts4, übertragen wird. Ein Funk­ block wird durch je 3 bit eingeleitet und beendet, die dem Einschwingen und Ausschwingen der Entzerrer und anderer Bau­ gruppen dienen. Eine Schutzzeit von 8,25 bit innerhalb des Zeitschlitzes ts4 bleibt ungenutzt und bildet den Ausgleich für mögliche, nicht ausgeregelte Laufzeitunterschiede zwi­ schen Funkblöcke unterschiedlicher Zeitschlitze ts4, ts5.

Ein normaler Funkblock fbn enthält zwei mal 58 bit Nutzin­ formation, in die in der Mitte eine Trainingssequenz von 26 bit eingebettet ist.

Weiterhin ist ein erster Funkblock fb1, der im folgenden als Zugriffsfunkblock ac1 bezeichnet ist, gezeigt, der eine Ein­ leitung von 8 bit hat und daraufhin 41 bit Trainingssequenz und 36 bit Nutzinformation enthält. Die Schutzzeit für den Zugriffsblock ac1 ist dabei auf insgesamt 68,25 bit ausge­ dehnt. Wobei damit 60 bit für zumindest einen zweiten Funk­ block fb2, wie später gezeigt, zur Verfügung stehen. Der Zugriffsblock ac1 ist verkürzt, da er im GSM-Mobilfunknetz für Situationen vorgesehen ist, in denen trotz unbekannter Signallaufzeiten und damit ungenauer Sendezeitpunkte ein sicherer Empfang bewirkt werden soll.

In Fig. 3 sind weiterhin beispielhaft drei Varianten zum Auf­ bau eines zweiten Funkblockes fb2 aufgeführt, die den Zeit­ schlitzes ts4 auffüllen. Das Eintreffen der Funkblöcke ac1 und fb2 beim Empfänger wird durch zwei Zeitpunkte t1 bzw. t2 bezeichnet, die nach Bestimmen von Vorhaltzeiten durch die Synchronisation der sendenden Mobilstation MS eingestellt werden. Die Funkblöcke ac1, fb2 überlappen sich nicht.

Der zweite Funkblock fb2 nach Fig. 3a) enthält eine normale Trainingssequenz von 26 bit und zwei Datenblöcke von jeweils 17 bit. Nach Fig. 3b) geht einem Datenblock von 34 bit eine Trainingssequenz von 26 bit voran. Währenddessen bei Fig. 4c) die Trainingssequenz auf 41 bit verlängert ist und somit ein Datenblock von lediglich 19 bit folgt. Der zweite Funkblock fb2 hat damit jeweils eine Länge von 60 bit. Es sind jedoch auch andere Funkblocklängen möglich. Beispielsweise lassen sich die zweiten Funkblöcke fb2 wiederum durch ein oder mehrere bit einleiten bzw. beenden. Es ist ebenso möglich, die Schutz zeit zum Zeitschlitzende zu verlängern oder zu verkürzen.

In den Datenblöcken der zweiten Funkblöcke fb2 können Nutz- und Signalisierungsinformationen enthalten, beispielsweise Anforderungen req1 für eine Zuweisung von funktechnischen Ressourcen in Aufwärtsrichtung.

Fig. 4 zeigt einen Zugriffsfunkblock ac1, in dessen Datenteil die Anforderung req1 für funktechnische Ressourcen in Auf­ wärtsrichtung und eine Information MS-ID1 zur Identifikation der Mobilstation MS eingebettet sind. Dieser Zugriffsfunk­ block ac1 wird in regelmäßigen Abständen (240 ms oder 480 ms) gesendet, um die Vorhaltzeit zu aktualisieren. Die emp­ fangende Basisstation BS wertet die Anforderung req1 aus und weist die funktechnischen Ressourcen zu.

Fig. 5 zeigt einen Normalfunkblock in Aufwärtsrichtung, in dem die Mobilstation MS außer einer Information MS-ID1 zu ihrer Identifikation auch eine Information NBI (next block indi­ cator) enthalten ist, die anzeigt welche der nachfolgenden Blöcke (z. B. der erste, zweite oder dritte) in Aufwärtsrich­ tung benötigt wird. Die Information NBI kann auch zur Sig­ nalisierung darüber benutzt werden, welcher der an sich fest zugewiesenen Blöcke in Aufwärtsrichtung nicht durch die Mo­ bilstation MS benutzt wird. Diese Blöcke könnten also für andere Verbindungen genutzt werden. Meldet die Verbindung mit zeitkritischen Informationen wieder einen erhöhten Bedarf an funktechnischen Ressourcen an, dann werden wieder alle zu­ geteilten Blöcke genutzt.

Ein Normalfunkblock in Abwärtsrichtung nach Fig. 6 wird beispielsweise dazu benutzt, um einer Mobilstation MS, die mit der Identifikationsinformation MS-ID1 bezeichnet ist, eine Kennzeichen USF (uplink state flag) zur Benutzung von Blöcken in Aufwärtsrichtung zuzuweisen. Damit verteilt die Basisstation BS die funktechnischen Ressourcen in Aufwärts­ richtung. Die Entscheidung über die Zuteilung wird in der Steuereinheit SE nach Fig. 1 getroffen.

Fig. 7 zeigt eine Rahmenstruktur der Funkschnittstelle in Aufwärtsrichtung, mit beispielhaft zwei Rahmen R, die 8 Zeitschlitze ts0 bis ts7 enthalten. Die Zeitschlitz ts1 und ts4 sind Frequenzkanäle GPRS-K, die einem Paketdatendienst GPRS zugewiesen sind. Ein weiterer Zeitschlitz ts0 ist ein normaler GSM Frequenzkanal, der auch zu Signalisierungs­ zwecken, z. B. als Zugriffskanal RACH benutzt wird.

Eine Mobilstation MS mit zeitkritischen Informationen, die über den Paketdatendienst GPRS übertragen werden sollen, kann hierbei in beiden Frequenzkanälen GPRS-K Anforderungen req1 senden und ggf. auch in beiden Frequenzkanälen GPRS-K Res­ sourcen in Auf- und/oder Abwärtsrichtung zugeteilt bekommen. Darüberhinaus kann eine Mobilstation MS auch Anforderungen eq1 für funktechnische Ressourcen in Aufwärtsrichtung in dem Zugriffskanal RAD senden, der normalerweise nicht für den Paketdatendienst GPRS reserviert ist.

Durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen oder Kombinationen davon können zeitkritische Anwendung auch in einem Paket­ datendienst GPRS unterstützt werden.

In Fig. 8 ist der Ablauf einer Übertragung zeitkritischer Informationen vereinfacht gezeigt.

In einem ersten Schritt (1) fordert die Mobilstation MS einen Block im Paketdatenkanal GPRS-K Aufwärtsrichtung (UL) an.

In einem zweiten Schritt (2) sendet die Basisstation BS in Abwärtsrichtung (DL) GPRS-K DL im Block B4 (dessen funk­ technische Ressourcen evtl. für eine andere Mobilstation MS bestimmt waren) das USF für die bei (1) anfordernde Mobilsta­ tion MS und teilt damit den Block B6 in Aufwärtsrichtung zu.

In einem dritten Schritt (3) sendet die Mobilstation MS die zeitkritischen Informationen in Aufwärtsrichtung und zeigt gleichzeitig mittels des NBI an, daß sie einen weiteren Block benötigt.

In einem vierten Schritt (4) wird der nächste Block in Auf­ wärtsrichtung zugeteilt.

Die Mobilstation MS könnte auf diese Weise auch alle weiteren Blöcke anfordern, indem sie dies durch einen entsprechenden Wert von NBI anzeigt. NBI reserviert die Blöcke B4, B5, B6. Wird bedingt durch die Datenrate (half rate) nur jeder zweite Block benötigt, läßt sich dies durch den geschilderten Mecha­ nismus ebenfalls steuern.

Die Mobilstation MS nach Fig. 9 enthält ein Bedienfeld T, eine Signalverarbeitungseinrichtung SP, eine Steuereinrichtung ST1 und eine Sende/Empfangseinrichtung SE/EE. Am Bedienfeld T kann der Teilnehmer Eingaben vornehmen, u. a. Eingaben zu einer Priorität P1, zu einem gewünschten Dienstprofil DP1 sowie eine Eingabe für ein Aussenden eines Datenpakets mittels des Paketdatendienstes GPRS oder den gewünschten Beginn einer Sprachverbindung zu einem Kommunikationsendgerät KEG über einen Paketdatendienst GPRS.

Bei Bestehen einer Sprachverbindung oder sonstigen Verbindung mit zeitkritischen Informationen (Video oder andere Dienste, bei denen der Sendezeitpunkte nicht beliebig ist) über den Paketdatendienst GPRS wird in der Signalverarbeitungseinrich­ tung SP entsprechend dem Vorliegen von zu sendenden zeit­ kritischen Informationen eine Anforderung req1 für funktech­ nische Ressourcen in Aufwärtsrichtung gebildet und mittels der zuvor beschriebenen Signalisierungsarten über die Sende/Empfangs­ einrichtung SE/EE gesendet.

In der Steuereinrichtung ST1 wird der Zeitschlitz ts und nach der vorher bestimmten Vorhaltzeit der Sendezeitpunkt ausge­ wählt. Empfängt die Signalverarbeitungseinrichtung SP von der Basisstation BS gesendete Zuweisungen für funktechnische Ressourcen in Aufwärtsrichtung wird dies der Steuereinrich­ tung ST1 gemeldet, welche die darauffolgenden Sendezeitpunkte steuert.

Die Basisstation BS nach Fig. 10 enthält eine Sende/Empfangs­ einrichtung SE/EE, die die Empfangssignale verstärkt, ins Basisband umgesetzt und demoduliert. In einem Analog/Digital- Wandler werden die Empfangssignale in Symbole mit diskretem Wertevorrat umgewandelt, beispielsweise digitalisiert. In der Signalauswerteeinrichtung SA, die z. B. als digitaler Signal­ prozessor ausgebildet ist, werden auch die Zugriffsblöcke ac1, die Normalfunkblöcke u. a. verarbeitet.

Die Nutz- und Signalisierungsinformationen der Funkblöcke werden daraufhin weiteren Einrichtungen, z. B. innerhalb der Basisstation BS oder dem Basisstationscontroller BSC, zuge­ führt. Für Funkblöcke mit Anforderungen req1 findet eine Auswertung in einer Steuereinrichtung ST2 statt, in der eine Tabelle T1 mit den Mobilstation MS entsprechend ihrer Kennung MS-ID1 bis MS-ID4 zugeordneten Prioritäten P1 bis P4 und Dienstprofile DP1, DP2.

Die Priorität P1 oder P2 besagt, daß die zugeordnete Mobil­ station MS zweite Funkblöcke fb2 als Anforderungen req1 senden darf. Die anderen Mobilstationen MS dürfen dies nicht. Der Unterschied von Priorität P1 zu Priorität P2 ist, daß bei Priorität P1 die Mobilstation MS das Aussenden eines zweiten Funkblocks fb2 sofort wiederholen darf. Die Mobilstation MS mit Priorität P2 muß eine gewisse Zeitspanne warten. Damit wird verhindert, daß sich wiederholt die zweiten Funkblöcke fb2 verschiedener Mobilstationen MS gegenseitig auslöschen.

Entsprechend der Priorität P1 und dem Dienstprofil DP1 er­ kennt die Basisstation BS, daß die Mobilstation MS zeitkri­ tische Informationen übertragt und die Anforderungen req1 für funktechnische Ressourcen in Aufwärtsrichtung bevorzugt zu bedienen sind. Auch die Informationen NBI zu den von der Mo­ bilstation MS gewünschten Zeitpunkten für funktechnische Ressourcen werden in der Steuereinrichtung ST2 berücksich­ tigt.

Claims (17)

1. Verfahren zur paketorientierten Übertragung von zeitkri­ tischen Informationen über eine Funkschnittstelle zwischen einer Basisstation (BS) und Mobilstationen (MS) eines TDMA Mobil-Kommunikationssystems, bei dem während einer logischen Verbindung:
eine Mobilstation (MS) in Aufwärtsrichtung eine Anforderung (req1) für funktechnische Ressourcen in Aufwärtsrichtung ohne vorherige Zuweisung eines Sendezeitpunktes durch die Basis­ station (BS) senden kann,
die Basisstation (BS) die Anforderung (req1) empfängt, aus­ wertet und daraufhin eine veränderte Zuteilung von funktech­ nische Ressourcen in Aufwärtsrichtung an diese Mobilstation (MS) vornimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in einem Zeitschlitz (ts) der Funkschnittstelle ein erster Funkblock (fb1) synchronisiert übertragen wird, so daß der erste Funkblock (fb1) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt (t1) innerhalb des Zeitschlitzes (ts) bei der Basisstation (BS) eintrifft, und
daß im gleichen Zeitschlitz (ts) zumindest ein zweiter Funk­ block (fb2) mit der Anforderung (req1) übertragen wird, der getrennt vom ersten Funkblock (fb1) auswertbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die in einem Zeitschlitz (ts) übertragenen Funkblöcke (fb1, fb2) die gleiche Länge haben oder unterschiedliche Typen von Funkblöcken (fb1, fb2) darstellen.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Zeitpunkt (t1) des Eintreffens des ersten Funkblocks (fb1) sich am Anfang des Zeitschlitzes (ts) orientiert.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Anforderung (req1) mit einem Zugriffsfunkblock (ac1) ge­ sendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine größere Anzahl von Zeitschlitzen (ts) für Zugriffs­ funkblöcke (ac1) vorgesehen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 5 oder 6, bei dem die Anforderung (req1) auch in Zeitschlitzen (ts) gesendet werden kann, die nicht zur Paketdatenübertragung vorgesehen sind.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Anforderung (req1) wahlweise in zumindest zwei Frequenz­ kanälen gesendet werden kann.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Zuweisung der funktechnischen Ressourcen wahlweise für einen oder mehrere Frequenzkanäle gleichzeitig erfolgt.

10. Verfahren zur paketorientierten Übertragung von zeitkri­ tischen Informationen über eine Funkschnittstelle zwischen einer Basisstation (BS) und Mobilstationen (MS) eines TDMA Mobil-Kommunikationssystems, bei dem während einer logischen Verbindung:
zwischen einer Mobilstation (MS) und einer Basisstation (BS) vereinbart wird, daß Anforderungen (req1) für funktechnische Ressourcen in Aufwärtsrichtung innerhalb von Funkblöcken zur Informationsübertragung übertragen werden,
die Mobilstation (MS) eine solche Anforderung (req1) sendet, wobei die Anforderung (req1) einen Hinweis darauf enthält, zu welchem Zeitpunkt von der Mobilstation (MS) funktechnische Ressourcen in Aufwärtsrichtung gewünscht werden,
die Basisstation (BS) die Anforderung (req1) empfängt, aus­ wertet und daraufhin eine veränderte Zuteilung von funktech­ nische Ressourcen in Aufwärtsrichtung an diese Mobilstation (MS) vornimmt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die funktechnischen Ressourcen in Aufwärtsrichtung an die Mobilstation (MS) vergeben werden und die Anforderung (req1) Hinweise enthält, welche Sendezeitpunkte nicht genutzt wer­ den.

12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche wobei den Mobilstationen (MS) Dienstprofile (DP1, DP2) zuge­ ordnet sind und Mobilstationen (MS) mit bestimmten Dienst­ profilen (DP1) für zeitkritische Informationen bei der Zu­ teilung von funktechnischen Ressourcen bevorzugt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem nur eine vorbestimmte Anzahl von Mobilstationen (MS) mit ei­ nem Dienstprofilen (DP1) für zeitkritische Informationen in einem Frequenzkanal zugelassen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem zusätzlich zu den Dienstprofilen (DP1, DP2) den Mobilsta­ tionen (MS) Prioritäten (P1, P2, P3) zugeordnet sind, wobei nur Mobilstationen (MS) bestimmter Prioritäten (P1) die An­ forderung (req1) innerhalb bestimmter Zeitspannen (td) wie­ derholen dürfen.

15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Mobil-Kommunikationssystem ein GSM-Mobilfunknetz ist und die paketorientierte Übertragung nach dem GPRS-Verfahren er­ folgt.

16. Mobilstation (MS) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 10,
mit einer Signalverarbeitungseinrichtung (SP) zum Erzeugen einer Anforderung (req1) für funktechnische Ressourcen in Aufwärtsrichtung,
mit einer Steuereinrichtung (ST1) zum Synchronisieren des Sendens der Anforderung (req1) innerhalb der TDMA-Struktur.

17. Basisstation (BS) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 10,
mit einer Empfangseinrichtung (EE) zum Empfangen von in einem Zeitschlitz (ts) gesendeten Signalen mit einer Anforderung (req1) für funktechnische Ressourcen in Aufwärtsrichtung, mit einer Signalauswerteeinrichtung (SA) zum Verarbeiten der Anforderung (req1),
mit einer Steuereinrichtung (ST2) zum Zuteilen von funktech­ nische Ressourcen in Aufwärtsrichtung an eine anfordernde Mobilstation (MS).