DE69430095T2

DE69430095T2 - Nichtkontinuierliche übertragung für nahtloses weiterreichen in ds-cdma systemen

Info

Publication number: DE69430095T2
Application number: DE69430095T
Authority: DE
Inventors: Lars-Magnus Ewerbring; Erik Grimlund; Hans Willars
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1994-06-14
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2014-06-15
Also published as: NZ267748A; KR100330682B1; SG78248A1; FI110649B; US5533014A; CN1063002C; CA2141446A1; JPH08500475A; EP0647380A1; ES2176248T3; DE69430095D1; BR9405405A; FI950627A0; CN1112384A; AU674241B2; JP3402609B2; CA2141446C; WO1994029981A1; HK1014102A1; FI950627L

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Kommunikationstechniken mit Codeaufteilungs-Mehrfachzugriff (CDMA, Code Division Multiple Access) in zellularen Funktelefon-Kommunikationssystem, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine nahtlose Übergabe bzw. Handover von Anrufverbindungsstrecken (ennglisch: links) zwischen Frequenzen durch nicht-kontinuierliche Übertragung in einer Kommunikationstechnik mit Direktsequenz- Codeaufteilungs-Mehrfachzugriff (DS-CDMA, d.h. Direct Sequence-Code Division Multiple Access).

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

CDMA oder Streuspektrumfunk existieren seit den Tagen des zweiten Weltkriegs. Frühe Anwendungen waren vornehmlich militärisch orientiert. Heutzutage besteht jedoch ein zunehmendes Interesse an der Verwendung von Streuspektrumssystemen in kommerziellen Anwendungen. Einige Beispiele sind digitaler Zellularfunk, Landmobilfunk, Satellitensysteme, und persönliche Kommunikationsnetze für innen und außen, welche hier kollektiv als zellulare Systeme bezeichnet werden.
Gegenwärtig wird ein Kanalzugriff in zellularen Systemen unter Verwendung von FDMA-(Frequency Division Multiple Access, d.h. Frequenzaufteilungs-Mehrfachzugriff) und TDMA- (Time Division Multiple Access, d.h. Zeitaufteilungs- Mehrfachzugriff) Verfahren erzielt. Bei FDMA ist ein Kommunikationskanal ein einzelnes Funkfrequenzband, in welches die Sendeleistung eines Signals konzentriert wird. Störungen mit benachbarten Kanälen werden durch die Verwendung von Bandpassfiltern begrenzt, welche Signalenergie nur innerhalb des spezifizierten Frequenzbandes passieren lassen. Somit, indem jedem Kanal eine andere Frequenz zugewiesen wird, ist die Systemkapazität durch die verfügbaren Frequenzen und die durch Kanal-Wiederverwendung auferlegten Beschränkungen begrenzt.
In TDMA-Systemen besteht ein Kanal aus einem Zeitschlitz in einem periodischen Zug von Zeitintervallen über die gleiche Frequenz. Jede Periode von Zeitschlitzen wird als ein Rahmen bezeichnet. Die Energie eines gegebenen Signals ist auf einen dieser Zeitschlitze beschränkt. Nachbarkanalstörungen werden begrenzt durch die Verwendung eines Zeittors oder anderen Synchronisationselements, welches nur zur richtigen Zeit empfangene Signalenergie passieren lässt. Somit wird das Problem der Störung aus unterschiedlichen relativen Signalstärkepegeln verringert.
Bei FDMA- oder TDMA-Systemen, oder Hybriden FDMA/TDMA- Systemen besteht die Zielsetzung darin, sicherzustellen, dass zwei potentiell sich störende Signale nicht gleichzeitig die gleiche Frequenz belegen. Im Gegensatz dazu erlaubt CDMA, dass sich Signale sowohl in der Zeit als auch der Frequenz überlappen. Somit teilen sich CDMA-Signale bei heutigen Systemen das gleiche Frequenzspektrum. Im Frequenz- oder Zeitbereich erscheint es als lägen die Mehrfachzugriffssignale übereinander.
Es besteht eine Anzahl von Vorteilen, welche mit CDMA- Kommunikationstechniken einher gehen. Die Kapazitätsgrenzen von CDMA-basierten zellularen Systemen sind voraussichtlich ein Mehrfaches der existierenden Analogtechnologie, als Ergebnis der Eigenschaften von Breitband-CDMA-Systemen, wie der verbesserten Störungs-Diversity, Sprechaktivitäts- Torsteuerung, und Wiederverwendung des gleichen Spektrums bei Störungs-Diversity.
Im Prinzip wird in einem CDMA-System der zu übertragende Informationsdatenstrom auf einen Datenstrom viel höherer Rate aufgeprägt, der als Signatursequenz bekannt ist. Typischerweise sind die Signatursequenzdaten binär, und stellen einen Bitstrom bereit. Eine Art diese Signatursequenz zu erzeugen, ist ein Pseudorauschprozess (PN, d.h. pseudonoise), der zufällig erscheint, aber durch einen autorisierten Empfänger repliziert werden kann. Der Informationsdatenstrom und der Signatursequenzstrom hoher Bitrate werden kombiniert, indem die zwei Bitströme zusammen multipliziert werden, angenommen, dass die Binärwerte der zwei Bitströme durch +1 oder -1 dargestellt sind. Diese Kombination des Signals höherer Bitrate mit dem Datenstrom niedriger Bitrate wird als Streuung bzw. Spreizung des Informationsdatenstrom-Signals bezeichnet. Jedem Informationsdatenstrom oder Kanal wird ein eindeutiger Streu- oder Spreizcode (Signatursequenz) zugewiesen.
Eine Vielzahl von codierten Informationssignalen modulieren einen Funkfrequenzträger bzw. Hochfrequenzträger, zum Beispiel durch QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), und werden bei einem Empfänger als ein zusammengesetztes Signal zusammen empfangen. Jedes der codierten Signale überlappt mit allen anderen codierten Signalen, und mit Rauschsignalen, sowohl in der Frequenz als auch der Zeit. Wenn der Empfänger autorisiert ist, dann wird das zusammengesetzte Signal mit einem der eindeutigen Codes korreliert, und das entsprechende Informationssignal kann isoliert und decodiert werden.
Eine CDMA-Technik, welche hier als "traditionelles CDMA mit direkter Streuung" bezeichnet wird, verwendet eine Signatursequenz, um ein Informationsbit darzustellen. Das Empfangen der übertragenen Sequenz oder ihres Komplements (die übertragenen Binärsequenzwerte) gibt an, ob das Informationsbit eine "0" oder "1" ist. Die Signatursequenz umfasst gewöhnlich NH-Bits, und jedes Bit wird als ein "Chip" bezeichnet. Die gesamte N-Chipsequenz, oder ihr Komplement, wird als ein übertragenes Symbol bezeichnet. Der Empfänger korreliert das empfangene Signal mit der bekannten Signatursequenz seines eigenen Signatursequenzgenerators, um einen normierten Wert im Bereich von -1 bis +1 zu erzeugen. Wenn sich eine große positive Korrelation ergibt, wird eine "0" erfasst; wenn sich eine große negative Korrelation ergibt, wird eine "1" erfasst.
Eine weitere CDMA-Technik, welche hier als "CDMA mit direkter Streuung" bezeichnet wird, erlaubt es jeder übertragenen Sequenz mehr als ein Informationsbit darzustellen. Ein Satz von Codeworten, typischerweise orthogonale Codeworte oder biorthogonale Codeworte, wird verwendet, um eine Gruppe von Informationsbits in eine viel längere Codesequenz oder ein Codesymbol zu codieren. Eine Signatursequenz oder Verwürfelungsmaske bzw. Scramble-Maske wird vor der Übertragung mit der Binärcodesequenz Modulo-2 addiert. Beim Empfänger wird die bekannte Verwürfelungsmaske verwendet, um das empfange Signal zu entwürfeln, welches dann mit allen möglichen Codeworten korreliert wird. Das Codewort mit dem größten Korrelationswert zeigt an, welches Codewort am wahrscheinlichsten gesendet wurde, was angibt, welche Informationsbits am wahrscheinlichsten gesendet wurden. Ein verbreiteter orthogonaler Code ist der Walsh-Hadamard-Code (WH).
Bei CDMA, auch als Direktsequenz-CDMA (DS-CDMA) bezeichnet, um es von Frequenzsprung-CDMA zu unterscheiden, können die oben erwähnten "Informationsbits" auch codierte Bits sein, wobei der verwendete Code ein Block- oder Faltungscode ist. Ein oder mehr Informationsbits können ein Datensymbol bilden. Ebenso kann die Signatursequenz oder Verwürfelungsmaske viel länger als eine einzelne Codesequenz sein, in welchem Fall eine Untersequenz der Signatursequenz oder Verwürfelungsmaske der Codesequenz hinzugefügt wird. Um das Trägerfeld zu unterdrücken kann das Schaltverhältnis des Direktsequenz- Codesignals verändert werden, so dass die Übereinstimmung sichergestellt ist für elektrische Leistung zwischen 0 und 180 phasenmodulierten Signalen, wie in der japanischen Patentveröffentlichung 63-318837 offenbart.
Für zukünftige zellulare Systeme wird sich die Verwendung von hierarchischen Zellenstrukturen bei der weiteren Vergrößerung der Systemkapazität als nützlich erweisen. Bei dieser Zellenstruktur wird ein Teil des Wellenbands einer größeren Zelle oder Makrozelle kleineren Zellen oder Mikrozellen gewidmet, die innerhalb der Makrozelle existieren. Zum Beispiel können Mikrozellen-Basisstationen entlang von städtischen Strassen auf Laternenhöhe platziert werden, um das erhöhte Verkehrsniveau in überlasteten Gebieten abzuwickeln. Jede Mikrozelle könnte mehrere Abschnitte einer Strasse oder zum Beispiel eines Tunnels abdecken. Selbst in CDMA-Systemen würden oder werden die unterschiedlichen Arten von Zellen (Makro und Mikro) bei unterschiedlichen Frequenzen arbeiten, um die Kapazität des Gesamtsystems zu vergrößern, siehe H. Eriksson et al., "Multiple Access Options for Cellular Based Personal Comm.", Prod. 43rd Vehic. Tech. Soc. Conf., Secaucus, 1993. Zuverlässige Übergabeprozeduren müssen zwischen unterschiedlichen Zellentypen, und somit zwischen verschiedenen Frequenzen unterstützt werden.
In einem Zellularkommunikationssystem, wie es im US-Patent Nr. 5,101,501 an Gilhousen et al. offenbart wird, ist eine zuverlässige Übergabe zwischen Basisstationen machbar, wenn die Trägerfrequenz nicht geändert wird. Die verwendete Prozedur wird als weiche Übergabe bzw. Soft Handover durch Makrodiversity bezeichnet, wodurch die Mobilstation gleichzeitig mit mehr als einer Basisstation verbunden ist.
In diesem herkömmlichen CDMA-Zellulartelefonsystem hat jede Zelle mehrere Modulator-Demodulatoreinheiten oder Streuspektrummedien. Jedes Modem besteht aus einem digitalen Streuspektrum-Sendemodulator, mindestens einem digitalen Streuspektrum-Datenempfänger und einem Sucherempfänger. Jedes Modem an der Basisstation kann nach Bedarf einer Mobilstation zugeordnet werden, um Kommunikationen mit der zugeordneten Mobilstation zu erleichtern. In vielen Fällen sind viele Modems zur Verwendung verfügbar, während andere aktiv sein können bei der Kommunikation mit jeweiligen Mobilstationen. In dem Gilhousen-System wird ein Übergabeschema für ein CDMA- Zellulartelefonsystem verwendet, bei dem einer Mobilstation ein neues Basisstationsmodem zugewiesen wird, während die alte Basisstation weiterhin den Anruf bedient. Wenn die Mobilstation sich im Übergangsbereich zwischen den zwei Basisstationen befindet, kommuniziert sie mit beiden Basisstationen.
Wenn Mobilstationskommunikationen mit der neuen Basisstation hergestellt sind, zum Beispiel die Mobilstation hat gute Kommunikationen mit der neuen Zelle, hört die alte Basisstation auf den Anruf zu bedienen. Diese weiche Übergabe ist im wesentlichen eine Folgeumschalt-Schaltfunktion. Die Mobilstation bestimmt die beste neue Basisstation, an welche die Kommunikationen von einer alten Basisstation übertragen werden sollen. Obwohl es vorzuziehen ist, dass die Mobilstation die Übergabeanforderung einleitet und die neue Basisstation bestimmt, können Übergabeprozess-Entscheidungen wie bei herkömmlichen Zellulartelefonsystemen durchgeführt werden, wobei die Basisstation bestimmt wann eine Übergabe passend ist, und über die Systemsteuerung benachbarte Zellen bitten kann nach dem Mobilstationssignal zu suchen. Die Basisstation, welche nach der Feststellung der Systemsteuerung das stärkste Signal empfängt, akzeptiert dann die Übergabe.
In dem CDMA-Zellulartelefonsystem überträgt jede Basisstation normalerweise ein "Pilotträger"-Signal. Dieses Pilotsignal wird von den Mobilstationen verwendet, um eine anfängliche Systemsynchronisation zu erhalten, und eine robuste Zeit-, Frequenz- und Phasen-Verfolgung der Basisstations- Sendesignale bereitzustellen.
In herkömmlichen DS-CDMA-Systemen ist die Mobilstation ständig beschäftigt mit dem Empfangen von Information aus dem Netz. Tatsächlich verwendet DS-CDMA normalerweise ein kontinuierliches Empfangen und Senden in beiden Verbindungsstreckenrichtungen. Im Gegensatz zu TDMA gibt es keine verfügbaren freien Zeitschlitze, um auf andere Trägerfrequenzen umzuschalten, was in Bezug auf die Übergabe zwischen Frequenzen zwei Probleme schafft.
Das erste ist eine zuverlässige Übergabebewertung, d.h. die Prozedur zu entscheiden, ob eine Übergabe an eine gegebene Basisstation auf einer gegebenen Frequenz in einem bestimmten Augenblick passend ist. Da die Mobilstation keine Zwischenfrequenzmessungen an einen Übergabebewertungsalgorithmus im Netz oder in der Mobilstation geben kann, wird die Übergabeentscheidung ohne volle Kenntnis der Situation der Mobilstation getroffen, und kann daher unzuverlässig sein.
Das zweite Problem ist die Übergabeausführung. Wenn eine Entscheidung getroffen worden ist, um einen Anruf an eine andere Basisstation auf einer anderen Trägerfrequenz zu übergeben, muss die Mobilstation die existierende Verbindungsstrecke (oder Verbindungsstrecken wenn das System mit Maktrodiversity arbeitet) fallen lassen, auf die neue Trägerfrequenz umschalten, und eine neue Verbindungsstrecke initiieren. Während die Mobilstation und die neue Basisstation die Synchronisation herstellen, wird Information verloren gehen, und die Anrufqualität verschlechtert sich.
Diese Probleme könnten gelöst werden, indem zwei Empfänger in der Mobilstation implementiert werden, aber dies würde eine unerwünschte Vermehrung der erforderlichen HF-Hardware mit sich bringen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die oben umrissenen Probleme zu lösen, führt die vorliegende Erfindung die diskontinuierliche Übertragung bei CDMA-Kommunikationstechniken ein. Dies wird erzielt durch Verwendung eines komprimierten Modus, bei dem ein niedrigeres Streuverhältnis verwendet wird, so dass die gestreute Information nur einen Teil eines Rahmens füllt, der hier als Informationsteil bezeichnet wird (hier auch als erster Teil bezeichnet). Die Information wird in diesem komprimierten Modus in den Informationsteil des Rahmens komprimiert, womit ein Teil des Rahmens bleibt, der hier als Leerteil bzw. Freiteil bezeichnet wird (hier auch als zweiter Teil bezeichnet), in dem andere Funktionen ausgeführt werden sollen, wie die Bewertung von anderen Frequenzen und die Ausführung einer nahtlosen Übergabe, wobei ein Benutzer die Übergabe nicht bemerkt.
Die Verwendung von Rahmen des normalen Modus und komprimierten Modus schafft die Möglichkeit die Vorteile eines in Schlitze eingeteilten Übertragens/Empfangens in hierarchischen Zellenstrukturen bei der Benutzung von DS-CDMA auszunutzen. Es ist möglich auf anderen Trägerfrequenzen zu messen, wodurch zuverlässige Übergabeentscheidungen bereitgestellt werden. Ferner kann die Ausführung zwischen Trägerfrequenzen nahtlos gemacht werden, indem eine neue Verbindungsstrecke errichtet wird, bevor die alte freigegeben wird. Dies kann ohne die Notwendigkeit von zwei Empfängern durchgeführt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen hervor aus der unten dargelegten, ausführlichen Beschreibung, zusammengenommen mit den Zeichnungen, wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung von Kommunikationsverbindungsstrecken in einem Abschnitt eines Zellularkommunikationssystems ist;
Fig. 2A und 2B Beispiele einer Übertragung im Normalmodus und einer Übertragung im komprimierten Modus während vier Rahmen sind; und
Fig. 3 ein Blockdiagramm von relevanten Teilen der Empfänger- und der Senderstruktur der Mobil- und Basisstationen ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Fig. 1 veranschaulicht einen kleinen Abschnitt eines Zellularkommunikationssystems, welches eine Mobilstation MS, eine erste Basisstation BS1 und eine zweite Basisstation BS2 enthält. In einem praktischen System gibt es eine Vielzahl von Mobilstationen und viele Basisstationen. Die Basisstationen BS1 und BS2 sind durch Landleitungen T&sub1; und T&sub2; mit einer Funknetzsteuerung RNC (Radio Network Controller) verbunden. Die Funknetzsteuerung RNC kann mehrere Schichten hierarchischer Struktur enthalten, wie ein Mobilvermittlungszentrum (MSC) und eine Basisstationssteuerung.
Normalerweise wird Information in CDMA-Systemen in einer Struktur aus Rahmen mit fester Länge, zum Beispiel 5-20 ms übertragen. Information, welche innerhalb eines Rahmens gesendet werden soll, wird zusammen codiert und gestreut. Das maximal erlaubte Streuverhältnis bzw. Spreizverhältnis wird gewöhnlich verwendet, was zu einer kontinuierlichen Übertragung während des gesamten Rahmens führt, wie in Fig. 2A gezeigt. Übertragung mit vollem Rahmen wird hier als Übertragung des Normalmodus bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung führt die diskontinuierliche Übertragung in CDMA-Systeme ein, zum Beispiel für zuverlässige Übergabebewertung und -durchführung. Dies wird erzielt durch Verwendung eines niedrigeren Streu- bzw. Spreizverhältnisses, wodurch die gestreute Information nur einen Informationsteil eines Rahmens in einem komprimierten Modus füllt, und ein restlicher, leerer bzw. freier Teil verbleibt, in welchem keine Leistung übertragen wird, wie in Fig. 2B gezeigt.
Bei dem erfinderischen Verfahren prägt diese mit Schlitzen versehene CDMA-Kommunikationstechnik einen zu sendenden Informationsdatenstrom mit einer Datensignatursequenz höherer Rate auf, um codierte Informationssignale zu erzeugen. Die codierten Informationssignale werden auf einem Kanal gemäß einer Rahmen umfassenden Rahmenstruktur übertragen, wobei jeder Rahmen eine spezifische Zeitdauer hat (zum Beispiel 5- 20 ms). Im Gegensatz zu bisherigen CDMA-Techniken wird das codierte Informationssignal im komprimierten Modus diskontinuierlich übertragen, wobei der Rahmen einen Informationsteil enthält, der das codierte Informationssignal enthält, und einen freien Teil, in dem das codierte Informationssignal nicht übertragen wird.
Die Bewertung von anderen Trägerfrequenzen als Grundlage für Übergabeentscheidungen wird einfach durchgeführt, indem der komprimierte Modus in der Abwärtsverbindungsstrecke von einer Basisstation zu einer Mobilstation auf einer regelmäßigen, vorbestimmten Basis durchgeführt wird. Nach dem Umschalten auf eine andere Frequenz kann die Bewertung der anderen Trägerfrequenz in jeder geeigneten Weise durchgeführt werden, zum Beispiel wie in US Patent Nr. 5,175,867 an Wejke et al. offenbart. Die Mobilstation MS führt Messungen in der Abwärtsverbindungsstrecke (MAHO) durch, und die Bewertung kann in der Mobilstation MS und/oder der Funknetzsteuerung RNC durchgeführt werden.
Die Mobilstation MS führt während des freien Teils des Rahmens des komprimierten Modus Messungen auf anderen Trägerfrequenzen durch, da sie während dieser Zeit nicht die Basisstation abhören muss, mit welcher sie gegenwärtig verbunden ist. Die Messungen werden weitergegeben an die Funknetzsteuerung RNC (durch die momentan verbundene Basisstation bzw. Basisstationen), wodurch die Mittel bereitgestellt werden für eine mobilassistierte Übergabe (MAHO Mobile Assisted Handover). Die mobilassistierte Übergabe kann ansonsten auf eine Art und Weise durchgeführt werden, welche aus der Lehre der US Patente Nr. 5,175,867 oder 5,042,082 abgeleitet ist, oder mit jeder geeigneten MAHO-Technik.
Der komprimierte Modus wird mit Unterbrechungen verwendet, mit einer Rate bzw. Häufigkeit, die in der bevorzugten Ausführung durch die Funknetzsteuerung RNC bestimmt wird. Die Funknetzsteuerung RNC kann die Nützungsfrequenz des komprimierten Modus auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren bestimmen, wie den Funkausbreitungsbedingungen, der Geschwindigkeit der Mobilstation MS, Interferenz- bzw. Störungsfaktoren (z.B. Störungslast) der relativen Anrufdichte, und der Nähe zu Zellengrenzen, bei welchen die Übergabe wahrscheinlicher erforderlich ist. Die meisten Rahmen verwenden in typischen Situationen weiterhin die Übertragung im Normalmodus.
Die Durchführung einer Anrufübergabe wird in einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ebenfalls im komprimierten Modus abgewickelt. Nach der Entscheidung über eine Übergabe an eine neue Basisstation, welche auf einer anderen Trägerfrequenz sendet, wird in den komprimierten Modus gegangen. Die Kommunikation mit der (den) alten Basisstation(en) wird aufrechterhalten während eine neue Verbindungsstrecke während des freien Teils des Rahmens errichtet wird. Dadurch wird eine vollständige Synchronisation mit der neuen Basisstation erhalten, und eine neue Verbindungsstrecke errichtet. Die Übergabe wird vollendet durch Fallenlassen der alten Verbindungsstrecke(en) und die Rückkehr in die Übertragung des Normalmodus. Indem die alte(n) Verbindungsstrecke(n) behalten wird (werden) nachdem die neue Verbindungsstrecke synchronisiert ist, kann eine gleichzeitige Kommunikation mit der neuen und der alten Basisstation verwendet werden (womit eine Makro-Diversity auf zwei Trägerfrequenzen errichtet wird), wodurch das Schema ein Folgeumschalt-Verfahren wird. Dieses Schema für die nahtlose Zwischenfrequenzübergabe kann sowohl für Aufwärtsverbindungsstrecken als auch Abwärtsverbindungsstrecken verwendet werden.
Das Tastverhältnis ist das Verhältnis des Informationsteils eines Rahmens zur Rahmendauer, und wird Rahmen für Rahmen gesteuert. Für Messungen auf anderen Frequenzen kann das Tastverhältnis relativ hoch bleiben (z.B. 0.8), da nur eine kurze Zeitperiode für die Messung erforderlich ist. Für die Durchführung von Makro-Diversity zwischen zwei Frequenzen wird die gleiche Information auf beiden gesendet. Daher sollte das Tastverhältnis ungefähr 0.5 betragen. Der komprimierte Modus wird nur mit Unterbrechungen benutzt, und der Normalmodus (Tastverhältnis = 1) wird in der verbleibenden Zeit verwendet, da er aufgrund des größeren Streu- bzw. Spreizverhältnisses effizienter ist. In einer bevorzugten Ausführung steuert die Funknetzsteuerung das Schema des komprimierten Modus für jede einzelne Verbindung.
Das Tastverhältnis kann entsprechend den Erfordernissen zur Erzielung von Synchronisation der Verbindungsstrecke zwischen der Mobilstation MS und der Basisstation BS variiert werden. Wenn jedoch eine gleichzeitige Kommunikation (Makro- Diversity) verwendet wird, wird ein Tastverhältnis von ungefähr 50% vorgezogen. Auf diese Weise haben die Kommunikationskanäle zu den zwei BS ein gleiches Tastverhältnis.
Um die Übertragungsqualität zu steuern ist die Sendeleistung, welche während des Informationsteils des Rahmens verwendet wird, eine Funktion des Tastverhältnisses, in der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel
P = P&sub1;/Tastverhältnis [W]
wobei P&sub1; = Leistung, welche für die Übertragung im Normalmodus verwendet wird.
Diese erhöhte Leistung ist erforderlich, um die Übertragungsqualität im Detektor aufrechtzuerhalten, wenn das Tastverhältnis und somit das Streuverhältnis verringert wird. Während des Rest des Rahmens, d.h. des freien Teils, wird die Leistung abgeschaltet, wenn der komprimierte Modus zum Beispiel zur Messung von anderen Frequenzen verwendet wird.
Die Variation in der gesamten Sendeleistung von einer Basisstation BS kann geglättet werden durch Staffelung bzw. Versetzung (zeitliches Verteilen) der Anwendung des komprimierten Modus über eine Anzahl von Benutzern in einer bestimmten Zeitspanne. Da die Signalstärkemessung auf einer Trägerfrequenz wahrscheinlich einen Bruchteil eines Rahmens erfordert, kann das Tastverhältnis hoch gesetzt werden, wodurch die Variation der Sendeleistung verringert wird.
Wenn sich die Mobilstation MS in einem Makro-Diversity-Modus befindet, d.h. die Mobilstation MS mit mehr als einer Basisstation verbunden ist, ist es notwendig, dass alle verbundenen Basisstationen BS1 und BS2 den gleichen Übertragungsmodus und das gleiche Tastverhältnis für jeden gegebenen Rahmen verwenden. Die Makro-Diversity kann verwendet werden, um Anrufqualität zu verbessern, und auch für die Anrufübergabe. Diese Synchronisation kann auf jede geeignete Weise erzielt werden, und in einer bevorzugten Ausführung wird sie erzielt durch die Funknetzsteuerung RNC, welche die Basisstationen BS1 und BS2 verbindet. Zum Beispiel kann die Synchronisation erzielt werden, wie es in der Patentanmeldung Nr. WO94/30024 gelehrt wird, die am 22. Dezember 1994 für Willars et al. veröffentlicht wurde, und zusammen mit der vorliegenden eingereicht wurde.
Die vorliegende Erfindung kann in jedem geeigneten System implementiert werden, wie in Fig. 3 veranschaulicht. Die gleiche grundsätzliche Art von Sender und Empfänger kann sowohl in der Mobilstation MS als auf der Basisstation BS verwendet werden. Auf der Senderseite 30 werden Informationsdaten in eine Streuung- und Rahmungseinheit 31 eingegeben, in welcher die Information entsprechend der DS- CDMA-Technik der vorliegenden Erfindung Schlitzcodiert wird. Die gestreuten und gerahmten Daten werden dann an einen Sender 32 übergeben und danach gesendet. Das Tastverhältnis und die Rahmentaktung werden durch eine Modussteuerung 33 entsprechend dem obigen Verfahren gesteuert. Das Tastverhältnis der relativen Leistung der Trägerfrequenz wird ebenfalls durch die Modussteuerung 33 gesteuert, wie oben beschrieben. Die Modussteuerung 33 wird entsprechend einem Mess/Übergabe-Algorithmus gesteuert. Dieser Algorithmus kann durch Software entweder in der Mobilstation MS oder in der Funknetzsteuerung RNC, oder in beiden implementiert werden, wie es für eine gegebenen Situation vorteilhaft ist.
Auf der Empfängerseite 35 steuert die Modussteuerung 36 das Tastverhältnis der Trägerfrequenz oder Frequenzen, und die Rahmentaktung eines Hochfrequenz-Empfängers 37. Der Hochfrequenz-Empfänger 37 empfängt ein ankoromendes Funksignal und demoduliert es gemäß dem durch die Modussteuerung 36 gesteuerten Tastverhältnis. Das demodulierte Signal wird in einen Informations-Decoder 38 eingegeben, dessen Tastverhältnis und Rahmentaktung durch die Modussteuerung 36 gesteuert wird. Die Mobilstation MS enthält auch einen Decoder 39 für Kanäle, die eine feste Streuung bzw. Spreizung haben, wie den Pilotkanal, auf dem die Messung der Signalstärke von benachbarten Basisstationen BS durchgeführt wird. Die Modussteuerung 36 steuert das Tastverhältnis, die Rahmentaktung (welcher Teil des Rahmens aktiv ist), eine Trägerfrequenz (oder Frequenzen in dem Empfänger, wenn auf zwei verschiedenen Frequenzen empfangen wird), und den relativen Leistungspegel.
Die Entscheidung darüber, in den komprimierten Modus einzutreten, kann getroffen werden durch Verwendung des Algorithmus in der Funknetzsteuerung RNC. Alternativ kann das Netz befehlen, dass jeder Abwärtsverbindungsstrecken-Rahmen im komprimierten Modus sein sollte, und dieser Befehl wird an die Mobilstationen MS übermittelt. Andere Verfahren zur Bestimmung wann der komprimierte Modus verwendet wird, sind leicht vorstellbar.
Die Verwendung von Rahmen des normalen und komprimierten Modus bei der vorliegenden Erfindung schafft die Möglichkeit zur Ausnützung der Vorteile von Übertragung/Empfang mit Schlitzen in hierarchischen Zellenstrukturen (siehe auch den zuvor erwähnten Artikel von H. Eriksson et al.), während DS- CDMA verwendet wird. Es ist möglich andere Trägerfrequenzen zu messen, wodurch zuverlässige Übergabeentscheidungen geschaffen werden. Ferner kann die Übergabedurchführung zwischen Trägerfrequenzen nahtlos durchgeführt werden, indem eine neue Verbindungsstrecke errichtet wird, bevor die alte freigegeben wird. Dies kann ohne die Notwendigkeit von zwei Empfängern durchgeführt werden.
Die vorangehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungen wird bereitgestellt, um es jedem Fachmann zu ermöglichen die vorliegende Erfindung durchzuführen und zu verwenden. Verschiedene Modifikationen dieser Ausführungen werden dem Fachmann in den Sinn kommen, und die hier beschriebenen Prinzipien können angewendet werden, ohne sich vom Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführung beschränkt, sondern ihr wird der breitestmögliche Schutz zugewiesen, der mit dem folgenden Anspruch zu vereinbaren ist.

Claims

1. Verfahren zum Kodeaufteilungs-Mehrfachzugriff CDMA bei der Zellularkommunikation, wobei ein zu sendender Informationsdatenstrom einer Datensignatursequenz höherer Rate aufgeprägt wird, um ein kodiertes Informationssignal (31) zu erzeugen, wobei das kodierte Informationssignal auf einem Kanal gemäß einer Rahmen umfassenden Rahmenstruktur übertragen wird, wobei jeder Rahmen eine spezifische Zeitdauer hat, dadurch gekennzeichnet, dass

der Übertragungsschritt die Übertragung des kodierten Informationssignals in einem komprimierten Modus enthält, unter Verwendung eines niedrigeren Streuverhältnisses als in einem nicht-komprimierten Normalmodus, wobei ein in dem komprimierten Modus übertragener Rahmen einen ersten Teil enthält, der eine geringere Zeitdauer als die spezifische Zeitdauer hat und ein vollständiges kodiertes Informationssignal enthält, und einen zweiten Teil.

2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend einen weiteren Schritt der Vergrößerung eines Übertragungsleistungspegels, der während eines ersten Teils eines Rahmens des komprimierten Modus als Funktion des Tastverhältnisses des Rahmens des komprimierten Modus verwendet wird, der als Verhältnis der Zeitdauer des ersten Teils zur spezifischen Zeitdauer definiert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des zweiten Teils keine Leistung übertragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der komprimierte Modus in einer Funkverbindungsstrecke verwendet wird, ohne Koordination mit der Verwendung des komprimierten Modus in anderen Funkverbindungsstrecken.

5. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend den Schritt des Glättens von Variationen in der Gesamtübertragungsleistung, durch zeitliches Verteilen der Verwendung von Rahmen des komprimierten Modus über eine Anzahl von Benutzern in einer bestimmten Zeitspanne.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verwendungshäufigkeit des komprimierten Modus auf einem oder einer Kombination von einem oder mehr der folgenden Faktoren beruht: Mobilstations-Geschwindigkeit, Störungslast, relative Anrufdichte, und Nähe zu Zellgrenzen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der komprimierte Modus in einer Abwärtsverbindungsstrecke verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der komprimierte Modus sowohl in einer Abwärtsverbindungsstrecke als auch einer Aufwärtsverbindungsstrecke verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der komprimierte Modus in einer Aufwärtsverbindungsstrecke verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, umfassend den weiteren Schritt des Durchführens von Messungen in einer Mobilstation, von Trägerfrequenzen während eines zweiten Teils eines Abwärtsverbindungsstrecken-Rahmens des komprimierten Modus.

11. Verfahren nach Anspruch 8, umfassend den weiteren Schritt des Durchführens von Messungen in einer Mobilstation, von Trägerfrequenzen während eines zweiten Teils eines Abwärtsverbindungsstrecken-Rahmens des komprimierten Modus.

12. Verfahren nach Anspruch 8, umfassend den weiteren Schritt des Verwendens des komprimierten Modus wenn auf eine neue Trägerfrequenz synchronisiert wird und Errichten einer neuen Funkverbindungsstrecke während des zweiten Teils eines Rahmens des komprimierten Modus.

13. Verfahren nach Anspruch 12, umfassend den weiteren Schritt des Aufrechterhaltens der Kommunikation sowohl auf einer gegenwärtig verwendeten Funkverbindungsstrecke als auch der neuen Funkverbindungsstrecke, unter Verwendung des zweiten Teils eines Rahmens des komprimierten Modus für die Kommunikation auf der neuen Funkverbindungsstrecke.

14. Verfahren nach Anspruch 13, umfassend den weiteren Schritt des Fallenlassens der gegenwärtig verwendeten Funkverbindungsstrecke und das Zurückkehren in eine Übertragung mit Rahmen des Normalmodus, wobei ein Normalmodus-Rahmen während der Gesamtheit der spezifischen Zeitdauer nur aus kodierter Information besteht.

15. Verfahren nach Anspruch 11, umfassend die weiteren Schritte des Verwendens des komprimierten Modus wenn eine Kommunikation auf eine neue Trägerfrequenz synchronisiert wird und des Errichtens einer neuen Funkverbindungsstrecke während des zweiten Teils eines Rahmens des komprimierten Modus.

16. Verfahren nach Anspruch 15, umfassend den weiteren Schritt des Aufrechterhaltens der Kommunikation sowohl auf einer gegenwärtig verwendeten Funkverbindungsstrecke als auch der neuen Funkverbindungsstrecke, unter Verwendung des zweiten Teils eines Rahmens des komprimierten Modus für die Kommunikation auf der neuen Funkverbindungsstrecke.

17. Verfahren nach Anspruch 16, umfassend die weiteren Schritte des Fallenlassens der gegenwärtig verwendeten Funkverbindungsstrecke und des Zurückkehrens in eine Übertragung mit Rahmen des Normalmodus, wobei ein Normalmodus-Rahmen während der Gesamtheit der spezifischen Zeitdauer nur aus der kodierten Information besteht.

18. Verfahren nach Anspruch 10, umfassend den weiteren Schritt des Durchführens einer Übergabeauswertung unter Verwendung der Messungen einer Trägerfrequenz, die sich in der Frequenz von einer Trägerfrequenz unterscheidet, auf der eine gegenwärtige Verbindungsstrecke errichtet ist.

19. Verfahren nach Anspruch 11, umfassend den weiteren Schritt des Durchführens einer Übergabeauswertung unter Verwendung der Messungen einer Trägerfrequenz, die sich in der Frequenz von einer Trägerfrequenz unterscheidet, auf der eine gegenwärtige Verbindungsstrecke errichtet ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, umfassend die weiteren Schritte des Verwendens des komprimierten Modus wenn eine Kommunikation auf eine neue Trägerfrequenz synchronisiert wird, und des Errichtens einer neuen Funkverbindungsstrecke, beruhend auf der Übergabeauswertung, während des zweiten Teils des Rahmens des komprimierten Modus.

21. Verfahren nach Anspruch 20, umfassend den weiteren Schritt der Aufrechterhaltung der Kommunikation sowohl auf einer gegenwärtig verwendeten Funkverbindungsstrecke als auch der neuen Funkverbindungsstrecke, unter Verwendung des zweiten Teils eines Rahmens des komprimierten Modus für die Kommunikation auf der neuen Funkverbindungsstrecke.

22. Verfahren nach Anspruch 21, umfassend die weiteren Schritte des Fallenlassens der gegenwärtig verwendeten Funkverbindungsstrecke und des Zurückkehrens zu einer Übertragung mit Rahmen des Normalmodus, wobei ein Normalmodus-Rahmen während der Gesamtheit der spezifischen Zeitdauer nur aus der kodierten Information besteht.

23. Verfahren nach Anspruch 8, umfassend den weiteren Schritt des Verwendens des komprimierten Modus bei der Durchführung einer nahtlosen Übergabe durch

Ausführen von Kommunikationen auf einer gegenwärtigen Funkverbindungsstrecke während des ersten Teils,

Synchronisieren der Kommunikation auf eine neue Trägerfrequenz während des zweiten Teils,

Errichten einer neuen Funkverbindungsstrecke während des zweiten Teils,

Fallenlassen der gegenwärtigen Verbindungsstrecke wenn eine Kommunikation auf der neuen Funkverbindungsstrecke errichtet worden ist, und

Durchführen von Kommunikationen auf der neuen Funkverbindungsstrecke unter Verwendung einer Normalmodus-Übertragung, wobei ein Normalmodus-Rahmen während der Gesamtheit der spezifischen Zeitdauer nur aus der kodierten Information besteht.

24. Verfahren nach Anspruch 11, umfassend den weiteren Schritt des Verwendens des komprimierten Modus bei der Durchführung einer nahtlosen Übergabe durch

Synchronisieren von Kommunikationen auf eine neue Trägerfrequenz während des zweiten Teils,

Errichten einer neuen Funkverbindungsstrecke während des zweiten Teils,

25. Verfahren nach Anspruch 19, umfassend die weiteren Schritte des Verwendens des komprimierten Modus bei der Durchführung einer nahtlosen Übergabe durch

Ausführen von Kommunikationen auf einer gegenwärtigen Verbindungsstrecke während des ersten Teils,

Wählen einer neuen Trägerfrequenz auf der Grundlage der Übergabe-Auswertung,

Synchronisieren der Kommunikation auf die neue Trägerfrequenz während des zweiten Teils, Errichten einer neuen Funkverbindungsstrecke während des zweiten Teils,

26. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das kodierte Informationssignal während des Übertragungsschritts intermittierend übertragen wird.

27. Vorrichtung zum Sendeempfang von Information in einem Kodeaufteilungs-Mehrfachzugriff-System CDMA, welches kodierte Information in Rahmen von spezifischer Zeitdauer überträgt, mit einem Mittel (31) zum Streuen und Einrahmen von Daten, und einem Mittel (32) zum Übertragen des kodierten Informationssignals, das aus dem Mittel zum Streuen und Einrahmen ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Streuen und Einrahmen von Daten Daten entweder in einem Normalmodus streut und einrahmt, wobei ein Normalmodus-Rahmen während der Gesamtheit der spezifischen Zeitdauer nur aus der kodierten Information besteht, oder in einem komprimierten Modus, wobei Rahmen einen ersten Teil von weniger als der spezifischen Zeitdauer enthalten, und der erste Teil ein vollständiges kodiertes Informationssignal enthält, und einen zweiten Teil, wobei das Mittel zum Streuen und Einrahmen einen Eingang und einen Ausgang enthält; und dadurch dass die Vorrichtung ferner ein Mittel (33) enthält, zur Steuerung ob der komprimierte Modus oder der Normalmodus in dem Mittel zum Streuen und Einrahmen verwendet wird.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, ferner umfassend:

ein Mittel zum Empfangen von Funkfrequenzen;

einen Informations-Dekoder (38) der mit dem Mittel zum Empfangen verbunden ist, und fähig ist Information in Übereinstimmung mit dem komprimierten Modus und dem Normalmodus zu dekodieren; und

ein Mittel (36), das mit dem Informations-Dekoder verbunden ist, zur Steuerung ob der komprimierte Modus oder der Normalmodus in dem Informations-Dekoder verwendet wird.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27, ferner umfassend ein Mittel zum Dekodieren von Kanälen mit festen Streuverhältnissen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei Leistung, die dem Mittel zum Übertragen während eines ersten Teils eines Rahmens zugeführt wird, durch das Modussteuermittel gesteuert wird.

31. Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Rahmenzeitgebung des Empfängermittels durch das Modussteuermittel gesteuert wird.

32. Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei ein Tastverhältnis des Rahmens des komprimierten Modus des Empfängermittels durch das Modussteuermittel gesteuert wird.