DE69935341T2

DE69935341T2 - Rahmenformat für Funkkommunikationssystem

Info

Publication number: DE69935341T2
Application number: DE69935341T
Authority: DE
Inventors: Stephane Laurent Baills; Ouelid Abdesselem; Karine Griesemann
Original assignee: Motorola Semiconducteurs SA
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: EP1107530B1; US20030026238A1; ES2300136T3; ATE355689T1; DE69935341D1; US6907027B2; EP1107530A1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Funkkommunikationssystem und in dem Funkkommunikationssystem verwendete Funkvorrichtungen sowie Verfahren zur Übertragung und zum Empfang von Signalen in einem Funkkommunikationssystem.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Funkfrequenzspektrum wird von einer großen Anzahl von Funkübertragungs- und Funkkommunikationssystemen verwendet. Damit die unterschiedlichen Funkübertragungs- und Funkkommunikationssysteme korrekt funktionieren, müssen Konflikte zwischen den Signalen, die in den verschiedenen Funkübertragungs- und Funkkommunikationssystemen verwendet werden, vermieden werden. Das wird im Allgemeinen erreicht, indem jedem der verschiedenen Funkübertragungs- und Funkkommunikationssystemen unterschiedliche Frequenzbänder des Funkfrequenzspektrums zugewiesen werden.
Der Bedarf an Kapazität in Funkkommunikationssystemen ist groß und es wird erwartet, dass er in Zukunft noch steigt. Allerdings ist das zur Verfügung stehende Funkfrequenzspektrum nicht unbe grenzt, und es ist deshalb wünschenswert, dass unterschiedliche Funkkommunikationssysteme auf sich zumindest teilweise überlappenden Frequenzbändern betrieben werden, um die gewünschte Kapazitätssteigerung in Funkkommunikationssystemen zur Deckung des erwarteten Bedarfs bereitzustellen.
Ein Beispiel für ein vorhandenes Funkkommunikationssystem ist der Mobilfunkstandard GSM (Global System for Mobile communication). Das GSM-System war ursprünglich hauptsächlich zum Transport von Sprachverkehr konzipiert und ist nicht in der Lage, große Datentransferraten für den Datenverkehr bereitzustellen. Um verbesserte Datenkapazität bereitzustellen, wurde das EDGE Paket-Funkkommunikationssystem (EGPRS) als Weiterentwicklung des GSM-Systems vorgeschlagen. Das EDGE Paket-Funkkommunikationssystem (EGPRS) stellt sowohl ein klassisches EGPRS-System, das das gleiche Signalformat wie das GMS-System verwendet, als auch ein COMPACT-System, das ein anderes Systemformat verwendet, bereit. Es ist vorgesehen, dass das Funkfrequenzspektrum, welches vom klassischen EGPRS-System und vom COMPACT-System verwendet wird, sich mit dem vom gegenwärtig verwendeten Funkfrequenzspektrum des GSM-Systems überlappen werden. Nachfolgend wird auf die Signale des GSM-Formats Bezug genommen: es wird jedoch einleuchten, dass die Beschreibung sowohl für Signale des klassischen EGPRS-Systems als auch für GSM-Signale gilt.
Sowohl GSM- als auch COMPACT-Funkkommunikationssysteme sind Mobilfunkkommunikationssysteme, in denen ein Netzwerk von Basisstationen bereitgestellt wird. Jede Basisstation stellt einen Zugang zum GSM-Netzwerk oder zum COMPACT-Netzwerk für eine Reihe von Mobilstationen innerhalb einer mit dieser Basisstation verbundenen Zelle durch eine Funkfrequenzschnittstelle bereit.
Die dem GSM-Funkkommunikationssystem und dem COMPACT-Funkkommunikationssystem zugewiesenen Frequenzbänder sind in eine Reihe von Funkfrequenzkanälen unterteilt. Wie oben angegeben, sind die Funkfrequenzkanäle bei beiden Systemen gebräuchlich. Signale auf den Funkfrequenzbändern sind als Mehrfach-Frame-Signale, die eine festgelegte Anzahl an Frames aufweisen, wobei jeder Frame im Innern eine Reihe von Zeitschlitzen enthält, angeordnet. Eine Basisstation und eine Mobilstation kommunizieren durch logische Steuerkanäle und Verkehrskanäle, die auf festgelegte Teile der übertragenen Mehrfach-Frame-Signale abgebildet bzw. gemappt werden.
Ein Schemadiagramm eines für GSM-Signale definierten Mehrfach-Frame-Formats ist in 1a dargestellt. Wie zu sehen ist, wird ein Mehrfach-Frame, der 51, von 0-50 durchnummerierte Zeitmultiplexzugriffs-Frames (TDMA-Frames; Time Division Multiple Access Frames) aufweist, verwendet, wobei jeder Frame der Mehrfach-Frames in acht Zeitschlitze unterteilt ist. Ein Downlink-Signal von der Basisstation zur Mobilstation, das die logischen Kanäle Sende-Steuerkanal (BCCH – Broadcast Control Channel) und Befehlssteuerkanal (CCCH – Command Control Channel) führt, ist als eine beispielhafte Veranschaulichung einer im GSM-System verwendeten Mehrfach-Frame-Signalstruktur dargestellt. 1a stellt auch das Vorhandensein eines Frequenzkorrekturkanals (FCCH – Frequency Correction Channel), der einen Frequenzkorrektur-Burst (FCB – Frequency Correction Burst) in Zeitschlitz 0 der Frame-Nummern 0, 10, 20, 30 und 40 enthält, und das Vorhandensein eines Synchronisationskanals (SCH – Synchronisation Channel), der einen Synchronisations-Burst (SB – Synchronisation Burst) in Zeitschlitz 0 der Frame-Nummern 1, 11, 21, 31 und 41 enthält, dar.
Ein Schemadiagramm des für COMPACT-Signale definierten Mehrfach-Frameformats ist in 1b dargestellt. Wie man sehen kann, wird ein Mehrfach-Frame, der 52 von 0-51 durchnummerierte Zeitmultiplexzugriffs-Frames (TDMA-Frames) aufweist, verwendet, wobei jeder Frame des Mehrfach-Frames in acht Zeitschlitze unterteilt ist. Ein Downlink-Signal von der Basisstation zur Mobilstation, das die logischen Kanäle Compact-Sende-Steuerkanal (CPBCCH – Compact Broadcast Control Channel) und Compact-Befehlssteuerkanal (CPCCCH – Compact Command Control Channel) transportiert, ist als beispielhafte Veranschaulichung der Mehr fach-Frame-Signalstruktur im COMPACT-System dargestellt. 1b stellt auch das Vorhandensein eines Frequenzkorrekturkanals (CFCCH – Frequency Correction Channel), der einen Frequenzkorrektur-Burst (FCB – Frequency Correction Burst) in Zeitschlitz 1 der Frame-Nummer 25 enthält, und das Vorhandensein eines Synchronisationskanals (CSCH – Synchronisation Channel), der einen Synchronisations-Burst (SB – Synchronisation Burst) in Zeitschlitz 1 der Frame-Nummer 51 enthält, dar. Es sollte jedoch zur Kenntnis genommen werden, dass sich der Frequenzkorrekturkanal (CFCCH – Frequency Correction Channel) und der Synchronisationskanal (CSCH – Synchronisation Channel) in einem Mehrfach-Frame in jedem der zugehörigen Zeitschlitze 1, 3, 5 oder 7 ihrer jeweiligen Frames befinden können.
Sowohl für das etablierte GSM-Funkkommunikationssystem als auch für das neue COMPACT-Funkkommunikationssystem ist der Frequenzkorrektur-Burst (FCB) so moduliert, dass er einen Ton einschließt, und so ausgestattet, dass er die Mobilstation in die Lage versetzt, sich mit einem Signal von der Basisstation zu synchronisieren. Der im Frequenzkorrektur-Burst (FCB) enthaltene Ton kann von der Mobilstation leicht erkannt werden. Wenn ein Frequenzkorrektur-Burst (FCB) empfangen wird, kann die Mobilstation ableiten, dass der gegenwärtige empfangene Funkfrequenzkanal auch Synchronisationsinformation in Form des Synchronisations-Bursts (SB) enthält. Die Mobilstation kann dann versuchen, die Frames mit einem Signal von der Basisstation auf dem gegenwärtig empfangenen Funkfrequenzkanal zu synchronisieren, indem sie versucht den Synchronisations-Burst (SB), der auf dem Synchronisationskanal (CSCH) geführt wird, zu lokalisieren.
Die im GSM-Funkkommunikationssystem und im COMPACT-Funkkommunikationssystem verwendeten Mehrfach-Framestrukturen unterscheiden sich jedoch voneinander, wie oben stehend unter Bezug auf 1a und 1b beschrieben ist. Wie man an einem Vergleich der 1a und 1b klar erkennen kann, kann man den Synchronisations-Burst (SB) in einem Mehrfach-Framesignal des GSM-Formats bei einer Position finden, die 10 oder 11 Frames hinter der Position im Mehrfach-Frame des Frames, der den erkannten Frequenzkorrektur-Burst (FCB) enthält, liegt: im Gegensatz dazu kann man den Synchronisations-Burst (SB) im Mehrfach-Framesignal des COMPACT-Formats bei einer Position finden, die 26 Frames hinter der Position im Mehrfach-Frame des Frames, der den erkannten Frequenzkorrektur-Burst (FCB) enthält, liegt.
In Anbetracht dessen wurde vorgesehen, dass der im COMPACT-System verwendete Frequenzkorrektur-Burst (FCB) so moduliert ist, dass er einen Ton bei -67,7 kHz Verschiebung zum Funkfrequenzkanalträger einschließt, anstatt eines Frequenzkorrektur-Bursts (FCB) der so moduliert ist, dass er einen Ton bei +67,7 kHz Verschiebung zum Funkfrequenzkanalträger einschließt, wie beim GSM-System üblich ist. Da sich die Töne, die vom Frequenzkorrektur-Burst (FCB) des COMPACT-Systems geführt werden, von denen, die vom Frequenzkorrektur-Burst (FCB) des GSM-Systems geführt werden, unterscheiden würden, würde die COMPACT-Mobilstation in der Lage sein, zwischen einem Funkfrequenzkanal, der ein Mehrfach-Framesignal des GSM-Formats trägt und einem Funkfrequenzkanal, der ein Mehrfach-Framesignal eines COMPACT-Formats trägt, zu unterscheiden.
Jedoch ist ein mit diesem Vorschlag verbundenes Problem, dass eine Reihe unterschiedlicher Verfahren zur Erkennung der Frequenz eines im Frequenzkorrektur-Burst (FCB) enthaltenen Tons bereits in den vorhandenen GSM-kompatiblen Mobilstationen, die heutzutage verwendet werden, implementiert wurde. Eines dieser Verfahren ist die Untersuchung der spektralen Leistungsdichte eines empfangenen Signals um 67,7 kHz.
Wie allgemein bekannt, ergibt jedoch die spektrale Leistungsdichte für Ton-Verschiebungen von ±f im Verhältnis zu einem Funkfrequenzträger das gleiche Spektrum, sobald sie in ein Basisbandsignal im Endgerät umgewandelt ist. Das liegt daran, dass die Signale echt sind und daher eine Leistungsdichte mit einer zu Null relativen, geraden Symmetrie aufweisen. Dieses Ergebnis ist in 2 dargestellt, wobei 2a die spektrale Leis tungsdichte S(ν) für einen Ton mit einem positiven Abstand zum Träger und 2b die spektrale Leistungsdichte S(ν) für einen Ton mit negativem Abstand zum Träger darstellt. Die spektrale Leistungsdichte Sb(ν), die aus der Abwärts-Umwandlung von S(ν) resultiert, wird in 2c dargestellt und wird als Ergebnis der Mitwirkung beider Frequenzspiegeltöne gesehen.
Deshalb wird jede beliebige bestehende GSM-Mobilstation, die die Frequenz des im Frequenzkorrektur-Bursts (FCB) enthaltenen Tons unter Verwendung eines Verfahrens der Auswertung der spektrale Leistungsdichte ermittelt, nicht in der Lage sein, zwischen einem Ton des Frequenzkorrektur-Bursts (FCB) mit +67,7 kHz Verschiebung von dem Träger und einem Ton des Frequenzkorrektur-Bursts (FCB) mit -67,7 kHz Verschiebung von dem Träger zu unterscheiden. Jede der bestehenden GSM-Mobilstationen, die einen Ton des Frequenzkorrektur-Bursts (FCB) mit -67,7 kHz Verschiebung von dem Träger empfängt, würde versuchen, den Synchronisations-Burst an einer Position zu dekodieren, die 10 oder 11 Frames hinter der Position im Mehrfach-Frame des Frames liegt, der den erkannten Frequenzkorrektur-Burst (FCB) enthält. Dieser Dekodierungsvorgang des Synchronisations-Bursts wäre aus den oben dargelegten Gründen nicht erfolgreich. Damit würde die Zeit, die eine GSM-Mobilstation benötigt, um sich mit einem GSM-Signal zu synchronisieren, um die Zeit, die ein fehlgeschlagener Versuch, sich mit einem empfangenen COMPACT-Signal zu synchronisieren, benötigt, unerwünscht verlängert.
Außerdem verwendet die Mobilstation den Unterschied zwischen der Frequenz des empfangenen Tons und der erwarteten Frequenz von +67,7 kHz, um den lokalen Oszillator anzupassen. Somit wird eine GSM-Mobilstation, die die Frequenz des im Frequenzkorrektur-Burst (FCB) enthaltenen Tons durch das Verfahren der Auswertung der spektralen Leistungsdichte ermittelt, beim Empfang eines -67,7 kHz-Tons fehlerhafte Anpassungen an ihrem lokalen Oszillator vornehmen.
Somit versucht die vorliegende Erfindung die Zeit zu verringern, die eine empfangende Funkvorrichtung benötigt, um eine Synchronisation mit einem Signal herzustellen, welches von einer übertragenden Funkvorrichtung, die in der Lage ist, der Mobilstation einen geeigneten Dienst anzubieten, empfangenen wird.
Die PCT Patentanmeldung WO 99/12281 offenbart ein Verfahren zur Weiterleitung von Information in einem Kommunikationssystem, das vielfältige Modulationsverfahren unterstützt. Die in dieser PCT-Anmeldung offenbarte Methode verwendet Verkehrskanälen zugeordnete Steuerkanäle, die gemäß einem ersten Modulationsschema, wie zum Beispiel GSMK, moduliert sind. Die verbleibenden Steuerkanäle (FCCH, BCCH usw.) werden nach einem zweites Modulationsschema, wie zum Beispiel QPSK, moduliert. Dies verringert Overhead, der mit der Demodulation von Steuerinformation in Kommunikationssystemen, die vielfache Modulationsverfahren unterstützten, verbunden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß eines Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zur Übertragung von Signalen von einer Funkvorrichtung in einem Funkkommunikationssystem wie in Anspruch 1 der anliegenden Ansprüche dargelegt, bereitgestellt.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird eine Funkvorrichtung eines Funkkommunikationssystems wie in Anspruch 7 der anliegenden Ansprüche dargelegt, bereitgestellt.
Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung wird eine Funkvorrichtung zum Empfang von Signalen von einem Funkkommunikationssystems wie in Anspruch 14 der anliegenden Ansprüche dargelegt, bereitgestellt.
Gemäß eines vierten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Empfang von Signalen von einem Funkkommunikationssystem in einer Funkvorrichtung wie in Anspruch 23 der anliegenden Ansprüche dargelegt, bereitgestellt.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a stellt ein Schemadiagramm des für GSM-Signale festgelegten Mehrfach-Frame-Formats dar;
1b stellt ein Schemadiagramm des für COMPACT-Signale festgelegten Mehrfach-Frame-Formats dar;
2a stellt die spektrale Leistungsdichte für einen Ton mit einem positiven Verschiebung von dem Träger dar;
2b stellt die spektrale Leistungsdichte für einen Ton mit einem negativen Verschiebung von dem Träger dar;
2c stellt die spektrale Leistungsdichte dar, die aus dem Abwärtskonvertieren von Tönen, die eine wie in den 2a und 2b dargestellte spektrale Leistungsdichte aufweisen;
3 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Basisstation;
4 stellt ein Verfahren zur Datenübertragung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar;
5 stellt die Struktur eines GSM-Frequenzkorrektur-Bursts dar;
6 ist ein erstes Gitterdiagramm, welches Phasentrajektorien für Töne darstellt, die unter Verwendung von GMSK-Modulation gebildet werden;
7 ist ein zweites Gitterdiagramm, welches Phasentrajektorien für Töne darstellt, die unter Verwendung von GMSK-Modulation gebildet werden;
8 stellt ein Diagramm der Grundkonstellation für 8PSK dar;
9 stellt die Erzeugung einer ersten Symbolfolge, die zur Erzeugung eines Tons gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, dar;
10 stellt die Erzeugung einer zweiten Symbolfolge, die zur Erzeugung eines Tons gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, dar;
11 stellt die Erzeugung einer dritten Symbolfolge, die zur Erzeugung eines Tons gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, dar;
12 stellt das Frequenzspektrum eines gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugten Tons dar;
13 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Mobilstation; und
14 stellt ein Verfahren zur Auswahl eines Kanals in einer Mobilstation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die oben beschriebenen GSM- und COMPACT-Funkkommunikationssysteme beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschriebenen Funkkommunikationssysteme beschränkt und kann auf andere Funkkommunikationssysteme angewendet werden, wie für einen Fachmann klar ersichtlich sein wird.
Zuerst wird eine mögliche Struktur für die übertragende Funkvorrichtung des Funkkommunikationssystems der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 3 beschrieben, bei der es sich um ein Funktionsblockdiagramm einer Überlagerungsbasisstation eines COMPACT-Systems handelt. Details der Struktur einer solchen Basisstation, die einem Fachmann klar ersichtlich sein werden und für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind, wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Zudem ist ersichtlich, dass andere Arten von Basisstationen verwendet werden können, und die in 3 dargestellte Struktur ist nur ein Beispiel einer geeigneten Art von Basisstation.
Eine Basisstation 1 hat einen Eingangspufferspeicher 2 für den Empfang von Verkehrsdaten, die von der Basisstation übertragen werden sollen, und zum Speichern solcher Daten bis zur Übertragung. Die Basisstation 1 hat ebenfalls einen Steuerdatenspeicher 3 für das Speichern von Steuersignaldaten, die von der Basisstation übertragen werden sollen, und einen Frequenzkorrektur-Burst-Speicher 4 für das Speichern von Frequenzkorrektur-Burst-Daten. Obwohl der Eingangspufferspeicher 2, der Steuerdatenspeicher 3 und der Frequenzkorrektur-Burst-Speicher 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit als separate Speicher dargestellt sind, ist es eindeutig nicht notwendig, physikalisch getrennte Speicher vorzusehen, was ein Fachmann zu schätzen wissen wird.
Von der Basisstation zu übertragende Daten werden entweder aus einem der Eingangspufferspeicher 2, dem Steuerdatenspeicher 3 oder dem Frequenzkorrektur-Burst-Speicher 4 genommen und in einen digitalen Signalprozessor 5 eingegeben. Der digitale Signalprozessor 5 wird von einer Steuervorrichtung 6 gesteuert, um ein gleichphasiges Signal I und ein um 90 Grad phasenverschobenes Signal Q gemäß eines Modulationsschemas zu erzeugen. Der in der Basisstation des COMPACT-Systems verwendete digitale Signalprozessor 5 ist in der Lage, sowohl ein GMSK-Modulationsschema als auch ein Verschiebungs-8PSK-Modulationsschema zu verwenden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von GSMK oder Verschiebungs-8PSK-Modulationsschemata beschränkt, und im allgemeinen ist es nur notwendig, dass der digitale Signalprozessor mindestens ein erstes und ein zweites Modulationsschema verwenden kann. In dieser Beschreibung bezieht sich das "erste" Modulationsschema auf ein GSMK-Modulationsschema und das "zweite" Modulationsschema bezieht sich auf ein Verschiebungs-8PSK-Modulationsschema. Die Details der durch den digitalen Signalprozessor ausgeführten Verarbeitung, die die Verschränkung und dem Fachmann bekannte andere Arten der Verarbeitung einschließen, wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.
Die Ausgabe des gleichphasigen Signals I und des um 90 Grad phasenverschobenen Signals Q von dem digitalen Signalprozessor 5 werden an die entsprechenden Digital/Analog-Wandler 7a und 7b und die jeweiligen Filter 8a und 8b gegeben. Die Ausgaben der Filter 8a und 8b werden verwendet, um die Signalausgabe von einem lokalen Oszillator bzw. eine phasenverschobene Version der Signalausgabe von dem lokalen Oszillator 9 zu modulieren. Die daraus resultierenden Signale werden verbunden und verwendet, um das vom lokalen Oszillator 10 bereitgestelltes Trägersignal zu modulieren. Der lokale Oszillator 10 wird von einer Steuervorrichtung 6 derart gesteuert, dass das korrekte Signal für den benötigten Funkfrequenzkanal bereitgestellt wird. Abschließend wird das modulierte Trägersignal im Filter 11 gefiltert, im Verstärker 12 verstärkt und im Filter 13 gefiltert, bevor es von der Antenne 14 übertragen wird.
Ein Verfahren zur Datenübertragung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezug auf 4 beschrieben.
Wie oben beschrieben, überträgt die Basisstation Signale, die sowohl Verkehrskanäle als auch Steuerkanäle enthalten, ein schließlich des COMPACT-Frequenzkorrekturkanals (CFCCH), der den Frequenzkorrektur-Burst enthält.
Wenn die COMPACT-Basisstation einen Zeitschlitz, der einen Verkehrskanal enthält, überträgt, darf der digitale Signalprozessor 5 jedes beliebige Modulationsschema, das dem digitalen Signalprozessor zu Verfügung steht, verwenden, wie in Schritt 1 in 4 dargestellt ist.
Gegenwärtig sind sowohl GMSK als auch das verschobene 8PSK anerkannte Modulationsschemata für Verkehrskanäle im COMPACT-System. In Situationen, in denen zwei zur Verfügung stehenden Modulationsschemata GSMK und das verschobene 8PSK sind, ist die Verwendung vom 8PSK-Modulationsschemata für Verkehrsdaten eindeutig von Vorteil, da sie einen höheren Durchsatz von Verkehrsdaten ermöglicht.
Wenn die COMPACT-Basisstation einen Zeitschlitz, der einen Frequenzkorrektur-Burst enthält, überträgt, verwendet der digitale Signalprozessor 5 ein 8PSK-Modulationsschema als zweites Modulationsschema, wie in Schritt 2 in 4 dargestellt ist. Jedoch soll die Erfindung nicht auf die Verwendung eines 8PSK-Modulationsverfahrens für die Modulation von Frequenzkorrekturkanälen (CFCCH) beschränkt sein.
Wenn die Basisstation einen Zeitschlitz überträgt, der einen anderen Steuerkanal enthält als den Compact-Frequenzkorrekturkanal (CFCCH), der den Frequenzkorrektur-Burst enthält, verwendet der digitale Signalprozessor 5 ein GSMK-Modulationsschema als ein erstes Modulationsschema, wie im Schritt 3 in 4 dargestellt ist. Erneut soll die Erfindung nicht auf die Verwendung eines GMSK-Modulationsschemas für die Modulation von Steuerkanälen beschränkt sein, auch wenn die Verwendung des GMSK-Modulationsschemas gegenwärtig das anerkannte Modulationsschema für die Übertragung eines Steuerkanals im COMPACT-System, wie auch im GSM-System ist.
Das erste und das zweite Modulationsschema der vorliegenden Erfindung sind so, dass der unter Verwendung des zweiten Modulationsschemas aus der Modulation resultierende Ton eine Frequenz aufweist, für deren Erzeugung das erste Modulationsschema ungeeignet ist.
In einer Situation, in der eine Mobilstation in der Lage ist, ein Signal sowohl in einem ersten Format, in dem der Frequenzkorrekturkanal mit dem ersten Modulationsschema moduliert wird, als auch in einem zweiten Format, in dem der Frequenzkorrekturkanal mit dem zweiten Modulationsschema moduliert wird, zu empfangen, kann die Mobilstation demzufolge das Format des empfangenen Signals anhand der Frequenz des im Frequenzkorrekturkanal enthaltenen Tons ermitteln.
In der Ausführungsform der mit Bezug auf die beispielhaften Funkkommunikationssysteme beschriebenen Erfindung wird erwähnt, dass der Frequenzkorrekturkanal für GSM-formatige Signale unter Verwendung von GSMK moduliert wird: im Gegensatz dazu wird der Frequenzkorrekturkanal für COMPACT-formatige Signale unter Verwendung von 8PSK moduliert.
Die Tonfrequenzen, die bei der Verwendung von GSMK und dem verschobenen 8PSK erzeugt werden, werden nachfolgend beschrieben.
Für kontinuierliche Phasenmodulationssysteme wie GMSK ist das übertragende Signal wie folgt: S(t) = A cos (2πν0·t + ⌀ < t·a > + ⌀0) (1)
Wobei die informationstragende Phase wie folgt ist:
Wie einem Fachmann bekannt sein wird, kann jede binärgesteuerte Phasenmodulation durch die Phasenverschiebungsfunktion φ(t) und den Modulationsindex h definiert werden. Im Fall einer beliebigen MSK-Modulation, h = 1/2. Üblicherweise wird der modulierende Bitstrom durch den Satz {a_i} der Zeichen der Phasenabweichungen, die jedem Bit zugeordnet sind, dargestellt. Der GSM05.04-Standard enthält ein formales Mapping von GSMK, das im GSM-System verwendet wird. Im GSM-System wird der Bitstrom vor der Modulation differential kodiert, um eine gewisse Widerstandsfähigkeit zu erlangen – nach zusammenhängender Demodulation ist auf diese Art der abgetastete Datenwert auf jedem Zweig mit Bezug auf die vorausgehenden Datenwerte unkorreliert. Den effektiven modulierenden Datenbitstrom anzeigend, der die Differentialkodierung durch {b_i} durchläuft, erscheint das nte Bit, b_n, zur t = nT Zeit, wird auf a_n abgebildet und löst eine Phasenabweichung von φ(t) aus, die zu der Phasenabweichung ⌀(t), die den vorausgehenden Bits zugeordnet ist, addiert wird (wie in Gleichung 2 beschrieben).
Nachfolgend wird mit Bezug auf 5 die Erzeugung eines Frequenzkorrektur-Bursts in einem GSM-System unter Verwendung eines GMSK-Modulationsschemas beschrieben. In dem GSM-System ist ein Zeitschlitz in 156,25 Bitperioden unterteilt. Eine bestimmte Bitperiode innerhalb eines Zeitschlitzes wird durch eine Bitnummer (BN) referenziert, wobei die erste Bitperiode mit 0 und die letzte (1/4) Bitperiode mit 156 nummeriert ist. In dem System gibt es unterschiedliche Arten von Bursts – eine ihrer Eigenschaften ist ihre Nutzungsdauer. Der GSM05.02-Standard definiert einen Frequenzkorrektur-Burst (FCB) von 147 Bits Nutzungsdauer. Der verwendbare Teil eines Bursts ist so festgelegt, dass er auf halbem Weg zur Bitnummer 0 beginnt. Die ersten und letzten Bits zur Eingabe des Differentialkodierers vor dem Modulator (d_i = 1) werden als Dummy-Bits bezeichnet, sie definieren den Beginn und das Ende des aktiven und des verwendbaren Teils des Bursts, wie in 5 dargestellt ist. Außerhalb des verwendbaren Teils des Bursts ist nichts über die eigentliche Phase des Modulator-Ausgabesignals festgelegt. Die Zeitspanne, zwischen der die Bursts in aufeinander folgenden Zeitschlitzen auftauchen, wird Schutz zeit genannt. Wenn der Zeitschlitz, der den Frequenzkorrektur-Burst enthält, übertragen werden soll, wird das vom Sender übertragene Trägersignal unter Verwendung von Frequenzkorrektur-Burstdaten moduliert.
Die durch die wie oben dargestellte GMSK-Modulation erzeugten Töne kann man aufgrund eines möglichen Szenarios für die Phasenverschiebungsfunktion φ(t) durch logische Schlussfolgerung sowohl in Zeit- als auch in Frequenzdomänen am Basisband erzielen. Zwei reine Töne werden erzielt, die mit linearen Verläufen der Phasenverschiebungsfunktion, die eine ±π/2 Phasenakkumulation pro Bitperiode im Dauerzustand oder umgekehrt eine ±2π Phasenakkumulation nach 4 Bitperioden einleiten, übereinstimmen. Diese Töne sind reine Sinusschwingungen, da sie unter Verwendung einer konstanten Phasenverschiebung erzeugt werden und eine Frequenz-verschiebung von ±67,7 kHz von der Trägerfrequenz haben, da die Modulationssymbolrate im GSM-System bei 270,833 ksym/s liegt.
Ein Ton mit einer Frequenz mit Null Verschiebung wird durch Einschränkung der Dynamik der Phasenakkumulations-Oszillatoren auf ihr Minimum erzeugt, was mit einem 2 alternierenden Bitperioden-Muster aufgrund des Filtereffekts der vorformenden GMSK-Filter erzielt wird. Das Signal in Gleichung 1 ist damit äquivalent zu einem Ton, der eine Frequenzmodulation mit Sinusschwingungen mit niedrigem Modulationsindex aufweist. Das zugehörige Spektrum dieses Tons weist Frequenzen auf, die bei ±n × F_m vorhanden sind, wobei F_m mit der Frequenz der modulierenden Sinusschwingung übereinstimmt, das heißt 135,46 kHz, da die modulierende Symbolrate 270,833 ksym/s beträgt. Die Energieverteilung soll bei niedrigem Modulationsindex zwischen dem Ausgangston und der ersten Harmonischen stattfinden. Solche Harmonischen sind hoch genug, um vom Basisbandfilter des Endgerät-Empfängers herausgefiltert zu werden, wohingegen die gewünschte Energie um die Null-Frequenz erzeugt werden kann, indem der Phasenverschiebungsfunktion ein Mittelwert, d.h. ⌀₀ ≠ 0 zugeteilt wird.
6 ist ein Gitterdiagramm, das Phasentrajektorien für Töne bei ±67,7 kHz und einen DC-Ton darstellt.
Zwei Töne können durch die Justierung mit einer Pseudo-Periode von einer 5-Bit-Zeitspanne, wobei sich eine ±2π Phasenakkumulation nach einer 8-Bitperiode ergibt, erzielt werden, was zu einem Ton führt, der eine Frequenz um die ±33,86 kHz hat, da die modulierende Symbolrate 270,833 ksym/s beträgt. Da der Phasenwechsel nicht konstant ist, ist der Ton keine reine Sinusschwingung. Aufgrund der ungeraden Parität des durch Gleichung 1 erzeugten daraus resultierenden Signals werden nur ungerade Harmonische erzeugt. Solche Harmonischen sind hoch genug, um vom Basisbandfilter des Endgerät-Empfängers herausgefiltert zu werden, außer eventuell die Stufe 3 Harmonischen, die bei 101,56 kHz vorhanden ist, was am Rande der Inband-Bandbreite für GSM liegt. Es wird davon ausgegangen, das die Nachfilterung der spurenhaften Energie bei ±101,56 kHz im Vergleich zu der bei ±33,85 kHz vorhandenen Energie klein genug ist, um die Konvergenz jeglicher Erkennungsalgorithmen auf dieser Harmonischen zu vermeiden.
7 ist ein Gitterdiagramm, das Phasentrajektorien für Töne bei ±33,85 kHz darstellt.
Für GSMK bestimmen die Phasenvariations-Trajektorien die verschiedenen Sätze von {a_i} nach Gleichung 2. Die korrespondierenden {b_i} werden nach dem Mapping von NRZ auf RZ und der umgekehrten Differentialkodierung abgezogen.
Somit kann man anhand der obigen Ausführungen sehen, dass die Modulation unter Verwendung von GSMK reine Sinusschwingungen oder Sinusschwingungen mit akzeptablen Harmonischen bei nur ±33,85 kHz und ±67,7 kHz im Verhältnis zur Trägerfrequenz erzeugen kann, indem die zur selektiven Einhaltung von GSM benötigte Basisbandfilterung verwendet wird.
Nachfolgend werden mit Bezug auf die 8 bis 12 die Töne, die unter Verwendung des verschobenen 8PSK erzeugt werden können, und ihre zugehörigen Bitstrukturen beschrieben.
Das in 8 dargestellte Diagramm zeigt die Grundkonstellation für 8PSK. Obwohl der Phasenunterschied zwischen den 8 Symbolen π/4 beträgt, spezifiziert der GSM05.04-Standard, dass die Konstellation selbst nacheinander um 3π/8 in aufeinanderfolgenden Symbolperioden verschoben wird, was zu einer π/8 kleinen Phasenhub-Funktionsrate pro Symbol führt. Die Phasenverschiebungsfunktionsrate beläuft sich auf eine ±2π Phasenakkumulation nach 16 Symbolperioden, die Töne von ±16,92 kHz abgeben, da die modulierende Symbolrate 270,833 ksym/s beträgt.
Die 9 bis 11 beschreiben die Konstellations-Instantiierungen von 8PSK-Konstellationen, die sich aus einer Verschiebung von ±π/8 pro Symbol ergeben. In jedem dieser Diagramme stellt jeder folgende Kreis die Konstellation zur nächsten Symbolzeit dar, wobei das Original jenes in 8 ist. Die Unterschiede zwischen den Diagrammen ergeben sich aus Unterschieden in der anfänglichen Phasenverschiebung sowie der Verwendung von positiven und negativen Konstellationsverschiebungen zwischen aufeinander folgenden Symbolen, was einem Fachmann ersichtlich sein wird.
Anhand dieser Figuren wird deutlich, dass Töne durch die Übertragung der folgenden 8PSK-modulierten Symbole in der nachfolgend angegeben Sequenzen erzeugt werden können:
Wie klar erkennbar ist, werden die abgebildeten Symbolreihen über die Länge des Frequenzkorrektur-Bursts wiederholt. Somit können Daten, die zur Erzeugung der obigen Symbole benötigt wer den, im Frequenzkorrektur-Burstspeicher 4 gespeichert werden, wie dem Fachmann bekannt sein wird.
12 stellt das Frequenzspektrum der oben genannten Töne dar. Mit Matlab wurden Simulationen mit einer 5-Bitperiode-Verbreitung für den im GSM05.04 beschriebenen linearisierten GSMK-Impuls durchgeführt. Die in der 8PSK-Modulation begründete 0,17 dB Strom-Gleichheit ergibt sich aus Harmonischen, die im Bereich von 250-300 kHz mit einer Unterdrückung in der Überschreitung von 22 dB im Vergleich zur Grundwelle beobachtet wurden. Solche Harmonischen fallen weit vom 200 kHz-Band ab, das dem RF-Kanal zugeordnet ist und werden nach dem Filtern nicht gesehen. Die Serien wurden in einen Frequenzkorrektur-Burst an die Stelle der festgelegten Bits und Endbits eingefügt, und erhöhte Kosinus-Leistungsformung wurde auf die sich daraus ergebenden Bursts angewendet, bevor die Fourier-Transformationen ausgeführt wurde. Es ist in dieser Stelle wieder darauf hinzuweisen, dass die Endbits ausgelassen wurden, um den Spektrumsaufbau zu unterstützen – da sie darauf abzielen, den Kanalkodierer einzusetzen, der für die FCB-Generierung nicht verwendet wird.
Somit wird ersichtlich, dass das verschobene 8PSK in der Lage ist, eine reine Sinusschwinqung mit einer Frequenzverschiebung um ±16,9 kHz von der Trägerfrequenz zu erzeugen.
Aus der obigen Erörterung wird ersichtlich, dass die Verwendung eines 8PSK-Modulationsschemas für die Modulation des Frequenzkorrekturkanals (CFCCH) zur Erzeugung eines Tons führt, der eine Frequenz hat, für deren Erzeugung ein GSMK-Modulationsverfahren ungeeignet ist.
Einer der 8PSK-Töne in der obigen Tabelle kann als der Frequenzkorrektur-Burst-Ton für das COMPACT-System verwendet werden.
Eine mögliche Struktur der empfangenden Funkvorrichtung des Funkkommunikationssystems der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 13, welche ein Funktionsblockdiagramm einer Überlagerungsmobilstation des COMPACT-Systems ist, beschrieben. Details der Struktur einer solchen Mobilstation, die einem Fachmann bekannt und für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind, wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Außerdem ist es klar erkennbar, dass andere Arten von Mobilstationen verwendet werden können, und die dargestellte Struktur nur ein Beispiel einer geeigneten Art von Mobilstation ist.
Die Mobilstation 15 weist eine Antenne 16 zum Empfang von Signalen, die von der Basisstation übertragen werden, auf. Das empfangene Signal wird in den Filtern 17, 18 und dem Verstärker 19 gefiltert und verstärkt, bevor es auf das Basisband konvertiert wird, indem es mit dem Kanalträgersignal vom lokalen Oszillator 20 vermischt wird. Eine Steuervorrichtung 21 steuert den lokalen Oszillator, um einen geeigneten Kanal zum Empfang eines Signals auszuwählen.
Das Basisbandsignal wird mit einem Signal von einem zweiten lokalen Oszillator 22 und auch mit einem In-Quadratursignal von einem zweiten Oszillator 22 vermischt, und die daraus resultierenden Signale werden jeweils in den Filtern 23a und 23b gefiltert und in die Analog-Digital-Wandler 24a und 24b eingegeben. Die daraus hervorgehenden gleichphasigen und Quadratursignale werden zur weiteren Verarbeitung in einen digitalen Signalprozessor 25 eingegeben. Der digitale Signalprozessor 25 kommuniziert wie dargestellt mit der Steuervorrichtung 21.
Ein Verfahren zur Auswahl eines Kanals in einer Mobilstation wird nun mit Bezug auf 14 beschrieben.
Wie oben angedeutet, muss die Mobilstation einen Frequenzkorrektur-Burst erkennen, um sich mit einem von einer Basisstation empfangenen Signal zu synchronisieren. Um Signale in einem COMPACT-System zu empfangen, muss die Mobilstation somit einen Ton erkennen, der im Frequenzkorrektur-Burst eines Signals im COMPACT-Format enthalten ist, d.h. einer der in der obigen Tabelle vorgegebenen Töne mit einer Frequenz von ±16,9 kHz.
Um einen Frequenzkorrektur-Burst in einem bestimmten Funkfrequenzkanal zu erkennen, wählt die Steuervorrichtung 21 der Mobilstation diesen Kanal aus, indem sie den lokalen Oszillator 20 so steuert, dass er den Träger für diesen Kanal wie dargestellt ausgibt (Schritt 1). Der digitale Signalprozessor prüft, ob ein Frequenzkorrektur-Burst empfangen wurde oder nicht, indem er herausfindet, ob ein vorbestimmter Ton, wie oben abgegeben, empfangen wurde (Schritt 2). Eine Reihe von Verfahren zum Erkennen der Frequenz eines empfangenen Tons, wie zum Beispiel Derotation und das Ansammeln der empfangenen Energie, Erkennen und Schätzen der Nulldurchgänge sowie Energieschätzungen um eine Frequenz herum sind bekannt und werden nicht weiter beschrieben.
Wenn ein vorbestimmter Ton innerhalb der Zeitspanne, die der erwarteten Dauer zwischen Frequenzkorrektur-Bursts entspricht, was einer Dauer eines 52-Frame Mehrfach-Frames für ein COMPACT-Signal entspricht, nicht empfangen wird, leitet die Steuervorrichtung 21 daraus ab, dass der empfangene Funkfrequenzkanal keine Synchronisationsinformation enthält (Schritt 3), und die Steuervorrichtung 21 steuert den lokalen Oszillator, damit ein neuer Kanal ausgewählt wird (Schritt 1).
Falls der vorbestimmte Ton wiederum empfangen wird (Schritt 2), leitet die Steuervorrichtung 21 ab, dass der empfangene Funkfrequenzkanal relevante Synchronisationsinformation enthält und fährt mit dem bekannten Synchronisationsablauf fort (Schritt 4).
Man sollte jedoch erwähnen, dass es möglich ist festzustellen, ob der empfangene Ton über oder unter die Frequenz des Trägers verschoben ist. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Unterschied zwischen den zwei Symbolsequenzen, die den -16,9 kHz-Ton wie oben angegeben auf der Grundlage der empfangenen Signalphase und der Symbolsequenz auslösen, zu erkennen.
Somit kann gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Mehrzahl der unterschiedlichen Töne, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden, verwendet werden, um zusätzliche Information an Mobilstationen, die in der Lage sind, zwischen unterschiedlichen Tönen zu unterscheiden, zu vermitteln.
Solche zusätzlichen Informationen können sich zum Beispiel in einem COMPACT-System auf die von der Zelle angebotenen Dienste beziehen, so dass die Mobilstation nach Empfang eines Frequenzkorrektur-Burst feststellen kann, ob es empfehlenswert ist, sich mit dem gegenwärtigen Träger zu synchronisieren oder nach einem neuen Kanal zu suchen, je nach den von der Mobilstation geforderten Diensten oder je nach den von der Zelle angebotenen verfügbaren Diensten. Ein Beispiel eines solchen Dienstes ist, ob Datentransfer von der Zelle unterstützt wird.
Somit kann der Ton, der von einer Basistation in einer Zelle, die Datentransfer unterstützt (d.h. zum Beispiel ein +16,9 kHz-Ton) übertragen wird, gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung von dem Ton abweichen, der von einer Basistation in einer Zelle, die keinen Datentransfer unterstützt (d.h. zum Beispiel einen -16,9 kHz-Ton) übertragen wird. Diese Feststellung ist auch in 14 im Schritt 3 dargestellt.
Diese Ausführungsform ermöglicht es, die Zeit zur Auswahl einer Zelle zu reduzieren, da der durch die Durchführung eines Synchronisationsverfahrens herbeigeführte Zeitverlust, der umsonst ist, falls die Zelle die Dienste, die die Mobilstation anfordert, nicht unterstützt, vermieden wird.
Es wird deutlich, dass die unterschiedlichen vorbestimmten Töne, die in dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt sind, dazu verwendet werden können, Dienstleistungsfähigkeit oder andere Informationen, wie beispielsweise die Identität des Dienstanbieters, anzuzgeben.
Obwohl eine beispielhafte Mobilstation der Erfindung und der Betrieb einer beispielhaften Mobilstation oben so beschrieben ist, als ob die Mobilstation derart angeordnet ist, dass sie nur Signale in einem ersten Funkkommunikationssystem-Format empfängt (d.h. dem Format des COMPACT-Systems), ist die Mobilstation in der Praxis so vorteilhaft eingerichtet, dass sie auch Signale in einem zweiten Funkkommunikationssystem-Format (d.h. dem Format des GSM/(E)GPRS-Systems) empfängt.
Die Erfindung kann durch geringfügige Software-Änderungen an der Basisstation und an der Mobilstation implementiert werden, um den neuen Satz von Tönen und damit die Fähigkeit, sie entsprechend zu erkennen, zu erzeugen. Es wurde bedacht, dass jeder in einer Mobilstation implementierte vorhandene Algorithmus zur Erkennung des 67,7 kHz Frequenzkorrektur-Burst-Tons, der im vorhandenen GSM-System verwendet wird, auf einfache Art und Weise verändert werden kann, so dass er auch die neuen Töne erkennt.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die Verwendung von 8PSK als zweitem Modulationsschema beschrieben wurde, wobei GSMK als erstes Modulationsschema verwendet wird, ist es offensichtlich, dass andere Modulationsschema sowohl für das erste als auch für das zweite Modulationsschema verwendet werden können. Außerdem können mit Bezug auf die beschriebenen Funksysteme, in denen GSMK-Modulation für die Modulation aller Steuerkanäle im GSM-System verwendet wird und auch für alle Steuerkanäle außer dem Frequenzkorrekturkanal (CFCCH) im COMPACT-System verwendet wird, selbstverständlich andere Modulationsschema als 8PSK als zweites Modulationsschema verwendet werden, um den Frequenzkorrekturkanal (CFCCH) im COMPACT-System zu modulieren.
Vorteilhafterweise sollte das zweite Modulationsschema so gewählt werden, dass der Ton, der vom zweiten Modulationsschema erzeugt wird, eine Frequenz hat, die von einer Mobilstation, die derart angeordnet ist, dass sie einen Ton, der vom ersten Modulationsschema erzeugt wird, erkennt, nicht erkannt werden kann.
Die Verwendung der vorliegenden Erfindung hat Vorteile, die bei der Betrachtung des GSM- und des COMPACT-Systems deutlich wer den. Insbesondere ist die Art der Signale, die von empfangenen Funkfrequenzträgern erzeugt werden, d.h. entweder GSM/(E)GPRS-Signalen oder COMPACT-Signale, und damit der Bedarf an logischer Synchronisation auf solchen Funkfrequenzträgern einer Mobilstation bekannt, bevor versucht wird, einen Synchronisations-Burst zu dekodieren.
Als Ergebnis davon werden fehlgeschlagene Dekodier-Versuche, die eine Verlängerung der Zeit für die Synchronisation durch COMPACT-fähige Mobilstationen auf COMPACT-Trägern zur Folge haben und auch die Zeit zur Synchronisation für nicht-COMPACT-fähige Mobilstationen in einer Umgebung von COMPACT-Trägern verlängern, vermieden. Als Ergebnis davon bleibt das Leistungsniveau des Funkkommunikationssystems sowohl für die COMPACT-fähigen als auch für die nicht COMPACT-fähigen Stationen erhalten.
Insofern sollte beachtet werden, dass die vorhandenen GSM-Mobilstationen keine Signale des COMPACT-Formats erkennen werden, so dass die vollständige Rückwärts-Kompatibilität gewährleistet ist, was sehr wünschenswert ist. Dies wird erreicht, weil die vorhandenen GSM-Mobilstationen einen Ton bei ±67,7 kHz erkennen, und weil ein Ton mit einer Frequenz von ±16,9 kHz nicht als einen Frequenzkorrektur-Burst erkannt werden wird.
Darüber hinaus kann ein COMPACT-Endgerät gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die von einer COMPACT-Zelle angebotenen Dienste vor der Frame-Synchronisation ableiten und damit entstehende Zeitverluste vermeiden, falls der erwartete Dienst nicht zur Verfügung stehen sollte und damit zur Ablehnung der Zelle durch die Mobilstation nach der Synchronisation führen.
Da gemäß der Erfindung der Ton, der im Frequenzkorrektur-Burst des COMPACT-Systems enthalten ist, eine durch eine 8PSK-Modulation erzeugte Frequenz hat und sich damit von Natur aus von dem im GSM/(E)GPRS-System verwendeten Ton unterscheidet, kann dadurch im COMPACT-System erheblich Zeit bei der Zellenauswahl eingespart werden, da eine unerwünschte Zelle dann bereits nach Erkennen eines Frequenzkorrektur-Bursts abgelehnt werden kann.
Die Zeit zur Auswahl einer Zelle für eine COMPACT-Mobilstation könnte beispielsweise um 120 ms reduziert werden, wenn der Versuch einer Synchronisation mit einem GSM/(E)GPRS-System vermieden wird. Dies könnte 4,8 s einsparen, falls das 1900 MHz-Band leistungsstarke, aber nicht-COMPACT-fähige Träger enthalten sollte, und potentiell 9,6 s, falls ein Wiederholungsmechanismus implementiert ist.
Andererseits wird ein nicht-COMPACT-fähiges Endgerät, das versucht, eine Zelle in einer Umgebung mit COMPACT-Trägern auszuwählen, einen Frequenzkorrektur-Burst des COMPACT-Signals nicht erkennen, wenn es gemäß der Erfindung implementiert ist. Genauer gesagt, würde ein nicht COMPACT-fähiges Endgerät einen COMPACT-Träger als einen normalen Verkehrsträger ansehen, wodurch die Erfindung mit GSM-Endgeräten der früheren Generation abwärtskompatibel ist.
In dieser Situation wird die Zeit zur Auswahl einer Zelle um ~50 ms reduziert, verglichen mit einer Situation, in der ein COMPACT-Träger vor einer erfolgreichen Auswahl untersucht wird, oder um bis zu 100 ms pro fehlgeschlagenem Synchronisationsversuch mit einem COMPACT-Träger, falls ein Wiederholungsmechanismus implementiert ist.
Wenn die Frequenzkorrektur-Bursts gemäß der Erfindung so implementiert sind, dass sie mehr als einen möglichen Ton enthalten und der Operator diese Leistungsfähigkeit verwendet, um die Art der von einer Zelle unterstützten Dienste anzugeben, könnte die Zeit zur Zellenauswahl weiter reduziert werden. Wenn zum Beispiel eine COMPACT-Mobilstation der Klasse C einen Frequenzkorrektur-Burst empfängt, der angibt, dass Datenverkehr nicht unterstützt wird, kann die Mobilstation diese Zelle nach Empfang des Frequenzkorrektur-Bursts abweisen, ohne sich mit dem Signal zu synchronisieren und ohne es zu dekodieren. Die Zeit für die Zellenauswahl würde sich dann um zusätzliche 720 ms verkürzen im Vergleich zu der Situation, in der die vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung nicht verwendet würde.
Somit ermöglicht die Erfindung einem COMPACT-spezifischen Frequenzkorrektur-Burst, der unter Verwendung von 8PSK erzeugt und sich bei 16,9 kHz Verschiebung vom Träger befindet, zwischen GSM/(E)GPRS- und COMPACT-Zellen zu unterscheiden. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die COMPACT-kompatible Mobilstation mit Informationen, die sich auf die Dienstleistungsfähigkeit der Zelle beziehen, versorgt, wodurch unerwünschte Zellen nach der Dekodierung des Frequenzkorrektur-Bursts zurückgewiesen werden, ohne dass zur Ermittlung von Systeminformation die Synchronisation mit dem Träger erforderlich ist. Die zur Synchronisation sowohl mit GSM/(E)GPRS als auch mit COMPACT erforderliche Zeit in einer Umgebung mit COMPACT-Trägern ist somit für alle Mobilstationen minimiert, wobei die Abwärtskompatibilität zu GSM-Mobilstationen früherer Generationen erhalten bleibt.
Abschließend sollte erwähnt werden, dass die Erfindung auch ermöglicht, die Komplexität bei der Planung der Synchronisation zu reduzieren.

Claims

Verfahren zur Übertragung von Signalen von einer Funkvorrichtung (1) in einem Funkkommunikationssystem, wobei ein Signal eine Vielzahl an Frames aufweist, die Steuerkanäle (FCCH, CFCCH) und Verkehrskanäle auf Art und Weise eines Zeitvielfachzugriffs oder TDMA führen, wobei jeder der Frames eine Vielzahl an Zeitschlitzen (TS) aufweist, wobei: mindestens ein Zeitschlitz (TS1) eines der Frames (Frame 0 in 1a) einem Frequenzkorrekturkanal (FCCH) eines ersten Kommunikationssystems zugeordnet wird und unter Verwendung eines ersten Modulationsverfahrens moduliert wird; und mindestens ein Zeitschlitz (TS1) eines der Frames (Frame 25 in 1b) einem Frequenzkorrekturkanal (CFCCH) eines zweiten Kommunikationssystems zugeordnet wird und zum Einschließen eines Tons moduliert wird; dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zeitschlitz, welcher den Ton einschließt, unter Verwendung eines zweiten Modulationsverfahrens, das sich von dem ersten Modulationsverfahren unterscheidet, moduliert wird, und der resultierende Ton eine Frequenz aufweist, für deren Erzeugung das erste Modulationsverfahren ungeeeignet ist.
Verfahren zur Übertragung von Signalen von einer Funkvorrichtung (1) in einem Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frame, welcher einem Verkehrskanal zugeordnet wird, unter Verwendung des zweiten Modulationsverfahrens moduliert wird.
Verfahren zur Übertragung von Signalen von einer Funkvorrichtung (1) in einem Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modulationsverfahren derart ausgelegt ist, dass eine Vielzahl von separaten Tönen unter Verwendung des zweiten Modulationsverfahrens erzeugt werden kann.
Verfahren zur Übertragung von Signalen von einer Funkvorrichtung (1) in einem Funkkommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder aus der Vielzahl von Tönen eine Dienstleistungsfähigkeit der übertragenden Funkvorrichtung (1) angibt.
Verfahren zur Übertragung von Signalen von einer Funkvorrichtung (1) in einem Funkkommunikationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dienstleistungsfähigkeit auf die Datenverkehrs-Leistungsfähigkeit der übertragenden Funkvorrichtung (1) bezieht.
Verfahren zur Übertragung von Signalen von einer Funkvorrichtung (1) in einem Funkkommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Modulationsverfahren GMSK und das zweite Modulationsverfahren 8PSK ist.
Funkvorrichtung (1) eines Funkkommunikationssystems zur Übertragung von Signalen, welche eine Vielzahl von Frames aufweisen, welche Steuerkanäle (FCCH, CFCCH) und Verkehrskanäle auf Art und Weise eines Zeitvielfachzugriffs oder TDMA führen, wobei jeder der Frames eine Vielzahl von Zeitschlitzen (TS) aufweist, wobei die Funkvorrichtung Folgendes aufweist: eine Modulationsvorrichtung (5, 10) zur Modulation eines Trägersignals; und eine Steuervorrichtung (6) zur Steuerung der Modulationsvorrichtung (5, 10) während der Übertragung von Signalen, wobei die Steuervorrichtung (6) die Modulationsvorrichtung (5, 10) zur Modulation mindestens eines Zeitschlitzes (TS1) eines der Frames (Frame 0 in 1a), welcher einem Frequenzkorrekturkanal (FCCH) eines ersten Kommunikationssystems zugeordnet ist, steuert, indem sie ein erstes Modulationsverfahren verwendet; und die Steuervorrichtung (6) die Modulationsvorrichtung (5, 10) zur Modulation mindestens eines Zeitschlitzes (TS1) eines der Frames (Frame 25 in 1b), welcher einem Frequenzkorrekturkanal (CFCCH) eines zweiten Kommunikationssystems zugeordnet ist, steuert, um einen Ton einzuschließen; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) die Modulationsvorrichtung (5, 10) unter Verwendung eines zweiten Modulationsverfahrens derart steuert, dass diese den mindestens einen den Ton einschließenden Zeitschlitz moduliert, wobei sich das zweite Modulationsverfahren von dem ersten Modulationsverfahren unterscheidet, und der resultierende Ton eine Frequenz aufweist, für deren Erzeugung das erste Modulationsverfahren ungeeignet ist.
Funkvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frame, welcher einem Verkehrskanal zugeordnet ist, unter Verwendung eines zweiten Modulationsverfahrens moduliert wird.
Funkvorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, welche des Weiteren eine Speichervorrichtung (4) zum Speichern von mit dem Ton in Zusammenhang stehenden Daten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherten Daten während einer Modulation des mindestens einen Zeitschlitzes, welcher den Ton einschließt, verwendet werden.
Funkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modulationsverfahren derart ausgelegt ist, dass eine Vielzahl separater Töne durch Verwendung des zweiten Modulationsverfahrens erzeugt werden kann.
Funkvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder aus der Vielzahl von Tönen eine Dienstleistungsfähigkeit der übertragenden Funkvorrichtung (1) angibt.
Funkvorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dienstleistungsfähigkeit auf die Datenverkehrs-Leistungsfähigkeit der übertragenden Funkvorrichtung (1) bezieht.
Funkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Modulationsverfahren um GMSK handelt und bei dem zweiten Modulationsverfahren um 8PSK.
Funkvorrichtung (15) für den Empfang von Signalen eines Funkkommunikationssystems, wobei die Signale des Funkkommunikationssystems eine Vielzahl von Frames aufweisen, welche Steuerkanäle (FCCH, CFCCH) und Verkehrskanäle auf Art und Weise eines Zeitvielfachzugriffs oder TDMA führen, wobei jeder der Frames eine Vielzahl an Zeitschlitzen (TS) aufweist, wobei mindestens ein Zeitschlitz (TS1) von einem der Frames (Frame 0 in 1a, welcher einem Frequenzkorrekturkanal (FCCH) eines ersten Kommunikationssystems zugeordnet ist, unter Verwendung eines ersten Modulationsverfahrens moduliert wird; und mindestens ein Zeitschlitz (TS1) eines der Frames (Frame 25 in 1b), welcher einem Frequenzkorrekturkanal (CFCCH) eines zweiten Kommunikationssystems zugeordnet ist, um einen Ton einzuschließen; wobei die Funkvorrichtung (15) Folgendes aufweist: eine Vorrichtung (16 bis 25) für den Empfang und die Demodulation der Signale, wobei ein Zeitschlitz, der einem Frequenzkorrekturkanal eines empfangenen Signals zugeordnet ist, unter Verwendung des ersten Modulationsverfahrens demoduliert wird; und eine Signalverarbeitungsvorrichtung (25) zur Bestimmung der Anwesenheit eines Tons in dem mindestens einen Zeitschlitz eines der Frames des empfangenen Signals, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsvorrichtung (25) so ausgelegt ist, dass sie bestimmt, ob der Ton in dem mindestens einen Zeitschlitz eines der Frames, welcher einem Frequenzkorrekturkanal eines empfangenen Signals zugeordnet ist, ein vorbestimmter Ton ist, wobei die Frequenz des vorbestimmten Tons eine Frequenz ist, die aus einer Modulation des mindestens einen Zeitschlitzes, welcher den Ton einschließt, resultiert, wobei ein zweites Modulationsverfahren verwendet wird, das sich von dem ersten Modulationsverfahren unterscheidet, und eine Frequenz ist, für deren Erzeugung das erste Modulationsverfahren ungeeignet ist.
Funkvorrichtung (15) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frame, welcher einem Verkehrskanal zugeordnet ist, unter Verwendung des zweiten Modulationsverfahrens demoduliert wird.
Funkvorrichtung (15) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modulationsverfahren derart ausgelegt ist, dass eine Vielzahl von separaten Tönen unter Verwendung des zweiten Modulationsverfahrens erzeugt werden kann, und dass der vorbestimmte Ton aus einer der Vielzahl an Tönen ist.
Funkvorrichtung (15) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jeder aus der Vielzahl von Tönen eine Dienstleistungsfähigkeit angibt.
Funkvorrichtung (15) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dienstleistungsfähigkeit auf eine Datenverkehrs-Leistungsfähigkeit bezieht.
Funkvorrichtung (15) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, welche eine Selektionsvorrichtung (20) zur Auswahl eines aus einer Vielzahl von Funkfrequenzkanälen sowie eine Steuervorrichtung (21) zur Steuerung der Selektionsvorrichtung (20) zur Auswahl eines Kanals aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (21) die Selektionsvorrichtung (20) zur Aus wahl eines Funkfrequenzkanals, welcher sich von dem augenblicklich empfangenen Funkfrequenzkanal unterscheidet, ansprechend auf das Versagen der Signalverarbeitungsvorrichtung (25) steuert, um einen Ton zu erfassen, welcher eine gewünschte Dienstleistungsfähigkeit anzeigt.
Funkvorrichtung (15) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlvorrichtung einen Oszillator (20) für die Umwandlung eines empfangenden Funkfrequenzsignals in ein Basisbandsignal vor der Demodulation aufweist.
Funkvorrichtung (15) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Modulationsverfahren um GMSK handelt, und bei dem zweiten Modulationsverfahren um 8PSK.
Funkkommunikationssystem, welches mindestens eine Funkvorrichtung (1) gemäß den Ansprüchen 7 bis 13 sowie eine Vielzahl von Funkvorrichtung gemäß den Ansprüchen 14 bis 21 aufweist.
Verfahren für den Empfang von Signalen eines Funkkommunikationssystems in einer Funkvorrichtung, wobei die Signale des Funkkommunikationssystems eine Vielzahl von Frames aufweisen, welche Steuerkanäle (FCCH, CFCCH) und Verkehrskanäle auf Art und Weise eines Zeitvielfachzugriffs oder TDMA führen, wobei jeder der Frames eine Vielzahl an Zeitschlitzen (TS) aufweist, wobei mindestens ein Zeitschlitz (TS1) von einem der Frames (Frame 0 in 1a), welcher einem Frequenzkorrekturkanal (FCCH) eines ersten Kommunikationssystems zugeordnet ist, unter Verwendung eines ersten Modulationsverfahrens moduliert wird, und mindestens ein Zeitschlitz (TS1) eines der Frames (Frame 25 in 1b), welcher einem Frequenzkorrekturkanal (CFCCH) eines zweiten Kommunikationssystems zugeordnet ist, zum Einschließen eines Tons moduliert wird; wobei ein Zeitschlitz, welcher dem Frequenzkorrekturkanal eines empfangenen Signals zugeordnet ist, unter Verwendung des ersten Modulationsverfahrens demoduliert wird; und das Vorhandensein eines Tons in mindestens einem Zeitschlitz eines der Frames des empfangenen Signals bestimmt wird; dadurch gekennzeichnet, dass bestimmt wird, ob der Ton in dem mindestens einen Zeitschlitz eines der Frames, welcher einem Frequenzkorrekturkanal eines empfangenen Signals zugeordnet ist, ein vorbestimmter Ton ist, wobei die Frequenz des vorbestimmten Tons eine Frequenz ist, welche aus einer Modulation des mindestens einen Zeitschlitzes, welcher den Ton einschließt, resultiert, indem ein zweites Modulationsverfahren verwendet wird, das sich von dem ersten Modulationsverfahren unterscheidet, wobei die Frequenz des vorbestimmten Tons eine Frequenz ist, für deren Erzeugung das erste Modulationsverfahren ungeeignet ist.
Verfahren für den Empfang von Signalen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frame, welcher einem Verkehrkanal zugeordnet wird, unter Verwendung des zweiten Modulationsverfahrens demoduliert wird.
Verfahren für den Empfang von Signalen nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modulationsverfahren derart ausgelegt ist, dass eine Vielzahl separater Töne unter Verwendung des zweiten Modulationsverfahrens erzeugt werden kann, und dass der vorbestimmte Ton einer aus einer Vielzahl von Tönen ist.
Verfahren für den Empfang von Signalen nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass jeder aus der Vielzahl von Tönen eines Dienstleistungsfähigkeit angibt.
Verfahren für den Empfang von Signalen nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dienstleistungsfähigkeit auf die Datenverkehrs-Leistungsfähigkeit bezieht.
Verfahren für den Empfang von Signalen nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich von dem augenblicklich empfangenen Funkfrequenzkanal unterscheidender Funkfrequenzkanal ansprechend auf ein Versagen ausgewählt wird, um einen Ton zu erfassen, der eine gewünschte Dienstleistungsfähigkeit angibt.
Verfahren für den Empfang von Signalen nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Modulationsverfahren um GMSK handelt, und bei dem zweiten Modulationsverfahren um 8PSK.