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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung
in digitalen Mobilkommunikationsnetzen.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
Telekommunikationssystemen mit zeitüberlappendem Mehrfachzugriff
(TDMA) wird die Kommunikation über
den Funkpfad im Zeitmultiplex durchgeführt und tritt in aufeinanderfolgenden
TDMA-Rahmen auf, die jeweils aus mehreren Zeitschlitzen bestehen.
Ein kurzes Informationspaket wird in jedem Zeitschlitz in der Form
eines Hochfrequenzsignalbündels übertragen,
das eine begrenzte Dauer hat und aus einer Vielzahl modulierter
Bits besteht. Die Zeitschlitze werden primär zum Befördern von Steuer- und Verkehrskanälen verwendet.
Die Verkehrskanäle
werden zur Übertragung
von Sprache und Daten verwendet. Die Steuerkanäle werden zum Signalisieren
zwischen einer Basisstation und Mobilstationen verwendet. Ein Beispiel
eines TDMA-Funksystems
ist das pan-europäische
digitale Mobilsystem GSM (Global System for Mobile Communications).
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In
herkömmlichen
TDMA-Systemen ist jeder Mobilstation ein Verkehrskanalzeitschlitz
für eine Kommunikation
für die Übertragung
von Daten oder Sprache zugewiesen. Das GSM-System beispielsweise kann daher nicht
weniger als 8 parallele Verbindungen zu verschiedenen Mobilstationen
auf einem Hochfrequenzträger
umfassen. Die maximale Datenübertragungsrate
auf einem Verkehrskanal ist auf ein relativ langsames Niveau beschränkt, im GSM-System
beispielsweise auf 9,6 Kbps oder 12 Kbps entsprechend der verfügbaren Bandbreite
und der bei der Übertragung
angewendeten Kanalkodierung und Fehlerkorrektur. Im GSM-System kann auch
ein sogenannter Verkehrskanal halber Rate (max. 4,8 Kbps) für langsame
Sprachkodierraten ausgewählt
werden. Der Verkehrskanal halber Rate wird errichtet, wenn eine
Mobilstation in einem zugewiesenen Zeitschlitz lediglich in jedem
zweiten Rahmen arbeitet, d. h. mit der Hälfte der Rate. Eine andere
Mobilstation arbeitet in dem gleichen zugewiesenen Zeitschlitz in
dem jeweils anderen Rahmen. Die Systemkapazität kann somit gemessen an der
Anzahl mobiler Teilnehmer verdoppelt werden, d. h., nicht weniger
als 16 Mobilstationen können
gleichzeitig auf der Trägerfrequenz
arbeiten.
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In
den vergangen Jahren ist der Bedarf an Hochgeschwindigkeitsdatendiensten
in mobilen Netzen merklich gestiegen. Beispielsweise wären Übertragungsraten
von mindestens 64 Kbps für
die leitungsvermittelten digitalen ISDN- (Integrated Services Digital
Network) Datendienste erforderlich. Die Datendienste des öffentlichen
Fernsprechnetzes (PSTN), beispielsweise eines Modem- und G3-Telefaxendgeräts, erfordert
höhere Übertragungsraten, wie
14,4 Kbps. Eines der zunehmenden Gebiete der mobilen Datenübertragung,
das Übertragungsraten über 9,6
Kbps erfordert, sind mobile Videodienste. Beispiele dieser Dienste
umfassen Sicherheitsüberwachungen
mittels Kameras und Videodatenbanken. Die minimale Datenrate bei
der Videoübertragung kann
beispielsweise 16 oder 32 Kbps betragen. Die Übertragungsraten der vorhandenen
Mobilnetze reichen allerdings zum Erfüllen dieser neuen Anforderungen
nicht aus.
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Eine
in einer ebenfalls anhängigen
Patentanmeldung der Anmelderin, WO95/31878 (am Anmeldetag der vorliegenden
Anmeldung nicht veröffentlicht)
offenbarte Anordnung bezieht sich auf das Zuweisen von zwei oder
mehreren parallelen Verkehrskanälen
(Unterkanälen)
auf dem Funkpfad für
eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung.
Das Hochgeschwindigkeitsdatensignal wird im Sender in diese parallelen
Unterkanäle
für die Übertragung über den Funkpfad
unterteilt, um im Empfänger
wiederhergestellt zu werden. Dieser Ansatz ermöglicht die Versorgung mit Datenübertragungsdiensten
mit einer achtfachen Übertragungsrate
verglichen mit der herkömmlichen
Rate in Abhängigkeit
von der Anzahl der zugewiesenen Verkehrskanäle. Im GSM-System wird beispielsweise
die gesamte Nutzerdatenrate von 19,2 Kbps durch zwei parallele 9,6
Kbps-Unterkanäle
erreicht, wobei jeder Kanal in der Rate auf die gleiche Weise wie
bei den vorhandenen transparenten 9,6 Kbps-Trägerdiensten des GSM-Systems
angepasst ist. Eine verwandte Anordnung ist aus der am 26.07.1990
veröffentlichten
Anmeldung WO-90/08434
bekannt.
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Ein
Problem bei der Verwendung paralleler Verkehrskanäle besteht
in den Datenraten, die mit dem vorhandenen Verfahren des GSM-Systems nicht
in der Rate angepasst werden können,
obwohl diese Datenraten gleichmäßig unter
den verfügbaren parallelen
Unterkanälen
verteilt werden können.
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Die
Nutzerdatenrate von 14,4 Kbps (entsprechend beispielsweise der ITU-T-Empfehlung
V.32bis) erfordert beispielsweise zwei transparente GSM-Verkehrskanäle, deren
Datenrate jeweils 7,2 Kbps (2 × 7,2
Kbps = 14,4 Kbps) betragen sollte, jedoch gibt es im GSM-System
keine Ratenanpassung für
die Unterkanaldatenrate von 7,2 Kbps.
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Dementsprechend
erfordert die Nutzerdatenrate von 40 Kbps (ITU-T-Empfehlung V.120)
beispielsweise fünf
transparente GSM-Verkehrskanäle, in
denen jeweils die Datenrate 8 Kbps (40 Kbps:5) betragen sollte,
jedoch gibt es wiederum im GSM-System für eine derartige Unterkanaldatenrate keine
Ratenanpassung.
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Ein
weiteres Problem sind die Datenraten, die nicht gleichmäßig auf
eine erforderliche Anzahl transparenter GSM-Verkehrskanäle aufgeteilt
werden können.
Die Nutzerdatenrate von 56 Kbps (ITU-T-Empfehlung V.110) erfordert
beispielsweise mindestens sechs transparente GSM-Verkehrskanäle, kann
aber nicht auf diese sechs parallelen Unterkanäle derart aufgeteilt werden,
dass die (V.110)-Rahmen jedes Unterkanals die gleiche Anzahl an
Datenbits (56 Kbps:6 = 9333 – 333
bps) tragen.
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Kurzzusammenfassung
der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein Telekommunikationssystem auszugestalten,
die die Ratenanpassung verschiedener Übertragungsraten bei einer
Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung
unter Verwendung paralleler Verkehrskanäle unterstützen.
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Eine
erste Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung
in einem digitalen Mobilkommunikationssystem, mit dem Schritt
Übertragen
von Daten über
den Funkpfad zwischen einer Mobilstation und einem ortsfesten Mobilnetzwerk
auf einem ratenadaptierten Verkehrskanal, der der Mobilstation zugewiesen
ist. Erfindungsgemäß ist das
Verfahren gekennzeichnet durch die weiteren Schritte
Zuweisen
n paralleler ratenadaptierter Verkehrskanäle zu einem Hochgeschwindigkeits-Nutzerdatensignal,
das eine Datenrate RNutzer innerhalb eines
Bereichs (n – 1)*Rch < RNutzer < n*Rch benötigt,
wobei Rch die maximale Übertragungsrate eines jeden
der Verkehrskanäle,
und n = 2, 3, ... ist,
derartiges Aufteilen des Hochgeschwindigkeits-Nutzerdatensignals
in Übertragungsrahmen
zur Übertragung über die
parallelen Verkehrskanäle,
dass alle Informationsbits in den Übertragungsrahmen von n – 1 Verkehrskanälen Nutzerdatenbits
tragen, wobei die Nutzerdatentransferrate eines jeden der n – 1 Verkehrskanäle Rch ist, und eine Anzahl der Informationsbits,
die Nutzerdatenbits in Übertragungsrahmen des
n-ten Verkehrskanals tragen, der Nutzerdatentransferrate RNutzer – (n – 1)*Rch entspricht, die von den anderen n – 1 Verkehrskanälen verbleibt,
und die übrigen
Informationsbits in den Übertragungsrahmen des
n-ten Verkehrskanals
Füllbits
tragen.
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Eine
zweite Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein digitales Mobilkommunikationssystem, das
eine Mobilstation und ein ortsfestes Mobilnetzwerk aufweist, die
jeweils einen Datensender und einen Datenempfänger aufweisen, die zur Datenübertragung über den
Funkpfad auf einem der Mobilstation zugewiesenen Verkehrskanal fähig sind.
Erfindungsgemäß ist das
System dadurch gekennzeichnet, dass
das ortsfeste Mobilnetzwerk
dazu angepasst ist, n parallele ratenadaptierte Verkehrskanäle einem Hochgeschwindigkeits-Nutzerdatensignal
zuzuweisen, das eine Datentransferrate RNutzer benötigt, die im
Bereich (n – 1)*Rch < RNutzer < n*Rch liegt, wobei Rch die
maximale Übertragungsrate
eines einzelnen Verkehrskanals, und n = 2, 3, ... ist,
die
Datensender dazu angepasst sind, das Hochgeschwindigkeits-Nutzerdatensignal
in Übertragungsrahmen
zur Übertragung über die
parallelen Verkehrskanäle
derart aufzuteilen, dass alle Informationsbits in den Übertragungsrahmen
von n – 1
Verkehrskanälen
Nutzerdatenbits tragen, wobei die Nutzerdatentransferrate eines
jeden der n – 1
Verkehrskanäle
Rch ist, und eine Anzahl der Informationsbits, die
Nutzerdatenbits in den Übertragungsrahmen
des n-ten Verkehrskanals tragen, der Nutzerdatentransferrate RNutzer – (n – 1)*Rch entsprechen, die von den anderen n – 1 Verkehrskanälen verbleiben,
und die übrigen
Informationsbits in den Übertragungsrahmen des
n-ten Verkehrskanals
Füllbits
tragen.
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Erfordert
ein Hochgeschwindigkeitsnutzerdatensignal die Kapazität von n
Verkehrskanälen, werden
die Nutzerdaten erfindungsgemäß in Verkehrskanäle derart
unterteilt, dass die Kapazität
von n – 1
Verkehrskanälen
vollständig
verwendet wird, d. h., jedes Informationsbit in jedem Übertragungsrahmen
trägt Nutzerdaten.
Der Rest der Nutzerdaten (die die Kapazität von n – 1 Kanälen übersteigenden Nutzerdaten)
werden in einer erforderlichen Anzahl von Informationsbits der Rahmen
des n-ten Verkehrskanals getragen. Die verbleibenden "Extra-Informationsbits" auf dem zuletzt
angeführten
Verkehrskanal tragen Füllbits.
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Daher
enthalten die Übertragungsrahmen
aller Verkehrskanäle
eine feste Anzahl von Informationsbits unabhängig von der Datenrate des
zu sendenden Hochgeschwindigkeitssignals. Die Anzahl der Informationsbits
ist so hoch, dass die Datenrate des Rahmens fest ist und der Standardratenanpassung
eines Verkehrskanals im Mobilkommunikationssystem entspricht, beispielsweise
9,6 Kbps im GSM-System. Erfindungsgemäß können alle Nutzerübertragungsraten,
die bereits standardisiert wurden und die standardisiert werden, über gegenseitig
identische Verkehrskanäle übertragen
werden, die bezüglich
einer Übertragungsrate
ratenangepasst wurden, indem eine weitere Ratenanpassung innerhalb eines
einzelnen Verkehrskanals durchgeführt wird. Die Ratenanpassung
eines Hochgeschwindigkeitsnutzerdatensignals erfordert Änderungen
in den Rahmen lediglich eines Verkehrskanals, und diese Änderungen
betreffen die Auswahl des relativen Verhältnisses von Nutzerdatenbits
und Füllbits,
um der Übertragungsrate
zu entsprechen, die von den anderen Verkehrskanälen verbleibt. Die anderen
parallelen Verkehrskanäle
tragen einen vollen Betrag der Nutzerdaten und sind daher Verkehrskanäle, die
vollständig
gemäß dem Standard
ratenangepasst sind.
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Im
GSM-System ist es beispielsweise möglich, einen ratenangepassten
transparenten Standard-Verkehrskanal mit 9,6 Kbps und einen Übertragungsrahmen
mit 48 Informationsbits entsprechend der CCTTT-Empfehlung V. 110
zu verwenden. In diesem Fall können
verschiedene Nutzerdatenraten zwischen 0 und 9,6 Kbps über einen
ratenangepassten 9,6 Kbps-Verkehrskanal durch Verändern der
Anzahl an Informationsbits übertragen
werden, die für die
Nutzerdatenübertragung
zwischen 0 und 48 im V.110-Rahmen
verwendet werden.
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Die
Zentrierung von Füllbits
in einem Verkehrskanal ermöglicht
die Übertragung
mit einer beliebigen Standarddatenrate. Die gleichmäßige Verteilung
der Nutzerdatenbits und der Füllbits
in Verkehrskanälen
wäre mit
keiner der Standardübertragungsraten
wie 56 oder 64 Kbps möglich,
sondern "Fragmente" von Bits müssten in
den Rahmen übertragen werden.
In der Praxis würde
dies einen langen Nutzerdatenpuffer bei der Übertragung erfordern. Erfindungsgemäß wird eine
feste Anzahl von Nutzerdatenbits und Füllbits selbst auf dem letzten
Verkehrskanal übertragen,
weshalb keine separate Pufferung erforderlich ist und das vorstehend
beschriebene Problem nicht entsteht.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
Abschnitt eines Mobilsystems, bei dem die Erfindung angewendet werden
kann,
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2 eine
Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung
in zwei TDMA-Zeitschlitzen über
den Funkpfad,
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3 die
erfindungsgemäße Netzarchitektur,
die die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung mehrerer Verkehrskanäle zwischen
einer Mobilstation MS und einer Zusammenarbeitfunktion IWF im GSM-System
unterstützt,
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4 die
V.110-Rahmenstruktur,
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5 die
erfindungsgemäße Datenübertragung
in den Rahmen n paralleler Verkehrskanäle, und
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6 die
erfindungsgemäße Anpassung
der Nutzerrate von 56 Kbps auf sechs 9,6 Kbps-Verkehrskanäle.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Die
Erfindung kann bei einer Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung
in digitalen TDMA-Mobilkommunikationssystemen
angewendet werden, wie dem pan-europäischen digitalen Mobilkommunikationssystem
GSM, DCS1800 (Digitales Kommunikationssystem), dem Mobilkommunikationssystem
gemäß dem EIA/TIA-Interimstandard IS/41.3,
usw. Die Erfindung wird nachstehend unter Verwendung eines GSM-Mobilsystems
als Beispiel beschrieben, ohne aber darauf beschränkt zu sein. 1 zeigt
im Überblick
die grundlegenden strukturellen Komponenten des GSM-Systems, ohne
ihre Kenndaten oder die weiteren Elemente des Systems zu beschreiben. Das
GSM-System ist ausführlicher
in den GSM-Empfehlungen
und in "The GSM-System
for Mobile Communications" von
M. Mouly und M. Pautet (Palaiseau, Frankreich, 1992, ISBN: 2-9507190-07-7)
beschrieben.
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Eine
Mobilfunkvermittlungsstelle steuert die Vermittlung ankommender
und abgehender Rufe. Sie führt ähnliche
Funktionen wie die Vermittlung im PSTN durch. Zusammen mit den Netzteilnehmerregistern
führt sie
ferner Funktionen wie eine Ortsverwaltung durch, die Eigenschaften
lediglich des Mobiltelefonverkehrs darstellen. Mobilstationen MS
sind mit der MSC über
Basisstationssysteme BSS verbunden. Ein Basisstationssystem BSS
umfasst eine Basisstationssteuereinrichtung BSC und Basisstationen
BTS. Aus Klarheitsgründen
zeigt 1 lediglich ein Basisstationssystem, in dem zwei
Basisstationen mit der Basisstationssteuereinrichtung BSC verbunden
sind, und in dem eine Mobilstation MS sich im Empfangsgebiet der
Basisstationen befindet.
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Das
GSM-System ist ein zeitüberlappendes Mehrfachzugriff-(TDMA)System. Die
in der Luftschnittstelle verwendeten Kanalstrukturen sind ausführlicher
in der ETSI/GSM-Empfehlung
05.02 beschrieben. Während
des Normalbetriebs ist ein Zeitschlitz von einer Trägerfrequenz
für eine
Mobilstation MS als Verkehrskanal zu Beginn eines Rufs zugewiesen
(Einzelschlitzzugriff). Die Mobilstation MS ist mit dem zugewiesenen
Zeitschlitz vom Übertragen
und Empfangen von Hochfrequenzsignalbündeln synchronisiert. Während der
verbleibenden Zeit des Rahmens führt
die MS verschiedene Messungen durch. Die ebenfalls anhängigen Patentanmeldungen
der Anmelderin WO95/31878 und PCT/FI95/00673 offenbaren ein Verfahren,
in dem zwei oder mehrere Zeitschlitze einer Mobilstation MS zugewiesen
sind, die eine Datenübertragung
mit einer höheren
Rate als der erfordert, die der Verkehrskanal bieten kann. In den
vorstehend angeführten Patentanmeldungen
sind Einzelheiten dieses Vorgangs beschrieben.
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Der
Ablauf wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2 lediglich
als eine Möglichkeit
der Ausführung
einer Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung
beruhend auf mehreren parallelen Verkehrskanälen in einem Funksystem beschrieben.
Für die Erfindung
ist allerdings lediglich wesentlich, dass eine Verbindung mit mehreren
parallelen Verkehrskanälen
errichtet wird, und die Erfindung selbst bezieht sich auf die Ausführung und
Synchronisierung einer Datenübertragung über eine
derartige Verbindung.
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2 zeigt
ein Beispiel, in dem aufeinanderfolgende Zeitschlitze 0 und 1 einer
Mobilstation MS aus einem einzelnen TDMA-Rahmen zugewiesen werden.
Ein Hochgeschwindigkeitsdatensignal DATAIN, das über den Funkpfad zu übertragen
ist, wird in einer Teilungseinrichtung 82 in eine erforderliche Anzahl
von Datensignalen mit geringerer Geschwindigkeit unterteilt, d.
h. in DATA1 und DATA2. Jedes Datensignal geringerer Geschwindigkeit
DATA1 und DATA2 wird separat einer Kanalkodierung, Verschachtelung,
Signalbündelbildung
und Modulation 80 und 81 unterzogen, woraufhin
die Datensignale geringerer Geschwindigkeit jeweils als Hochfrequenzsignalbündel in
einem dedizierten Zeitschlitz 0 und 1 gesendet werden. Wurden die
Datensignale mit geringerer Geschwindigkeit DATA1 und DATA2 über den
Funkpfad über
verschiedene Verkehrskanäle
gesendet, werden sie im Empfänger
jeweils separat der Demodulation, Entschachtelung und Kanaldekodierung 83 und 84 unterzogen,
woraufhin die Signale DATA1 und DATA2 wiederum in einer Kombiniereinrichtung 85 des
Empfängers
in das ursprüngliche
Hochgeschwindigkeitssignal DATAOUT kombiniert werden.
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3 zeigt
ein Blockschaltbild der GSM-Netzarchitektur,
die eine derartige Datenübertragung
unter Verwendung mehrerer paralleler Verkehrskanäle implementiert. Die Funktionen
der Blöcke 80, 81, 83 und 84 in 3,
d. h., die Kanalkodierung, Verschachtelung, Signalbündelbildung
und Modulation und dementsprechend die Demodulation, Entschachtelung
und Kanaldekodierung befinden sich auf der Seite des festen Netzes,
vorzugsweise an der Basisstation BTS. Der vorstehend beschriebene
TDMA-Rahmen wird somit zwischen der Basisstation BTS und der Mobilstation
MS in einer Funkschnittstelle Radio-I/F übertragen. Jeder Zeitschlitz wird
einer separaten parallelen Verarbeitung an der Basisstation BTS
unterzogen. Die Teilungseinrichtung 82 und die Kombiniereinrichtung 85 in 2 können sich
auf der Seite des festen Netzes entfernt von der Basisstation BTS
in einem anderen Netzelement befinden, wie der BSC, weswegen die
Datensignale geringerer Geschwindigkeit DATA1 und DATA2 zwischen
diesem Netzelement und der Basisstation auf die gleiche Weise wie
die Signale der normalen Verkehrskanäle übertragen werden. Im GSM-System
findet diese Kommunikation in TRAU-Rahmen entsprechend der ETSI/GSM-Empfehlung
08.60 zwischen der Basisstation BTS und einer speziellen Codeumsetzungs-/Ratenanpassungseinheit
(TRCU) statt. Die TRAU-Rahmen und die damit verbundene Übertragung
sind für
die Erfindung nicht wesentlich, da sich die Erfindung auf die Ausführung und
Synchronisierung einer Datenübertragung über die
gesamte Datenverbindung unter Verwendung mehrerer paralleler Verkehrskanäle bezieht,
d. h., zwischen der Teilungseinrichtung 82 und der Kombiniereinrichtung 85.
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Im
GSM-System wird eine Datenverknüpfung
zwischen einer Endgerätanpassungseinrichtung 31 in
der Mobilstation MS und einer Zusammenarbeitfunktion IWF 32 im
festen Netz gebildet. Bei der im GSM-Netz auftretenden Datenübertragung
ist diese Verbindung eine ratenangepasste, UDI-kodierte digitale
9,6 Kbps-Vollduplex-Verbindung
gemäß V.110,
die an V.24-Schnittstellen
angepasst ist. Die hier beschriebene V.110-Verbindung ist ein digitaler Übertragungskanal,
der ursprünglich
für die
ISDN- (Integrated Services Data Network) Technik entwickelt wurde,
der an die V.24-Schnittstelle
angepasst ist, und der auch die Möglichkeit einer Übertragung von
V.24-Statussignalen (Steuersignalen) bietet. Die CCITT-Empfehlung
für eine
ratenangepasste V.110-Verbindung ist im CCITT-Blue Book: V.110 beschrieben.
Die CCITT-Empfehlung für
eine V.24-Schnittstelle
ist im CCITT-Blue Book: V.24 offenbart. Die Endgerätanpassungseinrichtung 31 passt
das mit der Mobilstation MS verbundene Datenendgerät an eine
V.110-Verbindung
an, die über eine
physikalische Verbindung unter Verwendung mehrerer Verkehrskanäle ch0 bis
chn errichtet wird. Die IWF verbindet die V.110-Verbindung mit einem anderen
V.110-Netz, wie ISDN oder einem anderen GSM-Netz, oder mit einem
anderen Durchgangsnetz, wie dem öffentlichen
Fernsprechnetz PSTN. Im ersten Fall umfasst die IWF lediglich die
Teilungs-/Kombiniereinrichtung 82/85 gemäß der Erfindung.
Im letztgenannten Fall umfasst die IWF beispielsweise auch ein Basisbandmodem,
mittels dessen eine Datenübertragung über das
PSTN durchgeführt
wird.
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Die
für die
Datenübertragung
auf einer V.110-Verbindung (9,6 Kbps) verwendete Rahmenstruktur
ist in 4 gezeigt. Der Rahmen umfasst 80 Bits. Das Oktett
0 enthält
binäre
Nullen, während
das Oktett 5 eine binäre
eins enthält,
der sieben E-Bits folgen. Die Oktette 1 bis 4 und 6 bis 9 umfassen
eine binäre
eins an der Bitposition 1, ein Statusbit (S- oder X-Bit) an einer
Bitposition 8 und 6 Datenbits (D-Bits) an Bitpositionen 2 bis 7.
Die Bits werden von links nach rechts und von oben nach unten gesendet. Der
Rahmen umfasst somit 48 Informationsbits D1 bis D48 (Nutzerdaten).
Die Bits S und X werden zum Senden von Kanalsteuerinformationen
verwendet, die mit den Datenbits im Datenübertragungsmodus verknüpft sind.
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Wie
vorstehend beschrieben sind das Problem mit einer derartigen Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung
die Datenraten, die mit den vorhandenen Verfahren der Telekommunikationssysteme nicht
ratenangepasst werden können.
Im GSM-System umfassen diese Raten beispielsweise alle Datenraten,
die keine Vielfachen von 9,6 Kbps sind.
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Dies
wird erfindungsgemäß durch
das Teilen eines Hochgeschwindigkeitsnutzerdatensignals im Sender
in parallele Verkehrskanäle
derart gelöst, dass
die volle Kapazität
von so vielen Verkehrskanälen
wie möglich
zuerst für
die Übertragung
von Nutzerdaten verwendet wird, woraufhin die Nutzerdaten, die bei
diesen Verkehrskanälen "voller Rate" verbleiben, auf
einem Verkehrskanal "niedrigerer
Rate" zusammen mit
Füllbits übertragen
werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
wird nachstehend allgemein beschrieben.
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Es
wird angenommen, dass die Datenübertragungsrate
Ruser, die für ein Hochgeschwindigkeitsnutzerdatensignal
erforderlich ist und an einer Teilungseinrichtung 82 in 2 ankommt,
im Bereich (n – 1)*Rch < RNutzer < n*Rch liegt, wobei Rch die
maximale Übertragungsrate
eines individuellen Verkehrskanals ist und die ganze Zahl n ≥ 2 ist. In
diesem Fall erfordert das Signal DATAIN n parallele Verkehrskanäle, die
durch das feste Netz (beispielsweise die MSC) zugewiesen werden.
Die Teilungseinrichtung 82 teilt das Datensignal DATAIN
in die Übertragungsrahmen,
die dann über
die zugewiesenen parallelen Verkehrskanäle auf eine in 5 veranschaulichte
Art und Weise übertragen
werden. Alle Informationsbits in den Übertragungsrahmen der Verkehrkanäle ch1, ch2
und ch(n – 1)
sind Nutzerdatenbits, weshalb die Übertragungsrate der Nutzerdaten
auf all diesen Verkehrskanälen
Rch ist. Daher tragen die Verkehrkanäle ch1,
ch2, ch(n – 1)
die Nutzerdaten mit der Gesamtübertragungsrate
von (n – 1)*Rch. Die Informationsbits des letzten Verkehrskanals
chn umfassen Nutzerdatenbits DATA lediglich bis zu dem Ausmaß, das der
Nutzerdatenübertragungsrate
RNutzer – (n – 1)*Rch entspricht,
die von den anderen Verkehrskanälen verbleibt,
und der Rest der Informationsbits sind Füllbits FILL. Die Rahmen werden über die
Sender 80 und 81 zu den Empfängern 83 und 84 gesendet
und in der Kombiniereinrichtung 85 zum Bilden eines Hochgeschwindigkeitsnutzerdatensignals
DATAOUT kombiniert. Die Verkehrskanäle zwischen der Teilungseinrichtung 82 und
der Kombiniereinrichtung 85 können dann gemäß dem Standard
ratenangepasste und gegenseitig identische Verkehrskanäle sein.
Daher ist nicht erforderlich, eine neue Ratenanpassung für das Mobilsystem
separat für
jede Standardnutzerübertragungsrate
einzuführen.
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Die
Anwendung der Erfindung auf das GSM-System wird nachstehend beschrieben.
Dabei wird angenommen, dass ratenangepasste transparente 9,6 Kbps-Verkehrskanäle voller
Rate als parallele Verkehrskanäle
verwendet werden, und V.110-Rahmen aus 4 auf den
Verkehrskanälen übertragen
werden. Ein Rahmen umfasst dann 48 Informationsbits D1 bis D48.
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Nachstehend
werden einige Anpassungsbeispiele von Hochgeschwindigkeitsdaten
an einen derartigen V.110-Rahmen
eines GSM-Verkehrskanals untersucht.
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Beispiel 1
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Es
wird angenommen, dass die Nutzerdatenrate RNutzer =
56 Kbps beträgt,
weshalb sechs parallele GSM-Verkehrskanäle erforderlich sind (Rch = 9,6 Kbps). Die erfindungsgemäße Ratenanpassung kann
dann wie in 6 gezeigt ausgeführt werden. Alle
48 Informationsbits D1 bis D48 in jedem V.110-Rahmen auf Verkehrskanälen ch1,
ch2, ch3, ch4 und ch5 tragen Nutzerdaten, weshalb die Nutzerdatenrate
auf jedem dieser Kanäle
9,6 Kbps beträgt. Daher
ist die Gesamtübertragungsrate
der Kanäle ch1
bis ch5 5*9,6 Kbps = 48 Kbps. Die verbleibende Nutzerübertragungsrate
beträgt
somit 56 – 48
Kbps = 8 Kbps, die auf dem letzten Verkehrskanal ch6 übertragen
wird. Dies wird derart ausgeführt,
dass 40 Informationsbits (beispielsweise D1 bis D40) in jedem V.110-Rahmen
auf dem Verkehrskanal ch6 Nutzerdatenbits tragen, und 8 Informationsbits (beispielsweise
D41 bis D48) Füllbits
tragen. Auf diese Weise kann ein 56 Kbps-Signal über sechs GSM-Verkehrskanäle übertragen
werden.
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Beispiel 2
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Es
wird angenommen, dass die Nutzerdatenrate RNutzer =
14,4 Kbps ist. Dann sind zwei Verkehrskanäle (Rch =
9,6 Kbps) erforderlich. In diesem Fall tragen alle Informationsbits
D1 bis D48 des V.110-Rahmens auf dem ersten Verkehrskanal Nutzerdatenbits,
weshalb die Übertragungsrate
9,6 Kbps beträgt.
Die verbleibende Datenrate, d. h., 14,4 – 9,6 Kbps = 4,8 Kbps wird
an den zweiten Verkehrskanal derart angepasst, dass 24 Informationsbits
(beispielsweise D1 bis D24) in jedem V.110-Rahmen Nutzerdaten tragen,
und 24 Informationsbits (beispielsweise D25 bis D48) Füllbits tragen.
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Beispiel 3
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Es
wird angenommen, dass die Nutzerdatenrate RNutzer =
26,4 Kbps ist, womit drei Verkehrskanäle (Rch =
9,6 Kbps) erforderlich sind. In diesem Fall tragen alle Informationsbits
D1 bis D48 in den V.110-Rahmen von zwei Verkehrskanälen Nutzerdaten.
Die Gesamtübertragungsrate
dieser zwei Verkehrskanäle
beträgt
dann 19,2 Kbps. Die restliche Nutzerdatenrate, d. h., 26,4 – 19,2 Kbps
= 7,2 Kbps, wird an einen dritten Kanal derart angepasst, dass 36 Informationsbits
(beispielsweise D1 bis D36) jedes V.110-Rahmens Nutzerdaten tragen,
und 12 Informationsbits (beispielsweise D37 bis D48) Füllbits tragen.
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Beispiel 4
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Es
wird angenommen, dass die Nutzerdatenrate RNutzer =
38,4 Kbps beträgt,
womit vier Verkehrskanäle
(Rch = 9,6 Kbps) erforderlich sind. Da die Nutzerdatenrate
gleichmäßig auf
vier Verkehrskanäle
derart aufgeteilt werden kann, dass die Gesamtkapazität aller
Verkehrskanäle
verwendet wird, sind keine Füllbits
auf keinem Verkehrskanal erforderlich.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass die Beschreibung lediglich
als Beispiel dient und die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs
der beigefügten
Patentansprüche modifiziert
werden kann.