Diese Erfindung bezieht sich auf Mehrfachzugriff-Kommunikationssysteme und bezieht sich insbesondere auf eine dynamische Ressource-Zuweisung in Time-Division-Multiple-Access-Systemen.

In Multiple-Access-Wireless-Systemen, wie beispielsweise GSM, kommuniziert eine Anzahl von mobilen Stationen mit einem Netzwerk. Die Zuweisung von physikalischen Kommunikationskanälen zur Verwendung durch die mobilen Stationen ist festgelegt. Eine Beschreibung des GSM Systems kann in The GSM System for Mobile Communications von M. Mouly und M. B. Pautet, veröffentlicht 1992, mit der ISBN Referenz 2-9507190-0-7, vorgefunden werden.

Mit der Einführung von Paketdaten-Kommunikationen über Time-Division-Multiple-Access-(TDMA)-Systeme ist eine größere Flexibilität in der Zuweisung von Ressourcen, und insbesondere bei der Verwendung von physikalischen Kommunikationskanälen, erforderlich. Für Paketdatenübertragungen in General Packet Radio Systems (GPRS) stellt eine Anzahl von Packet Data CHannels (PDCH) die physikalischen Kommunikationsverbindungen bereit. Die Zeitteilung erfolgt durch TDMA-Frames mit einer Dauer von 4,615 ms und jeder Frame besitzt acht aufeinanderfolgende Schlitze mit 0,577 ms. Eine Beschreibung des GPRS Systems kann in (3GPP TS 43.064 v5.1.1) vorgefunden werden. Die Schlitze können für eine Uplink- oder Downlink-Kommunikation verwendet werden. Eine Uplink-Kommunikation ist eine Übertragung von der mobilen Station für einen Empfang durch das Netzwerk, mit dem es verbunden ist. Ein Empfang durch die mobile Station einer Übertragung von dem Netzwerk ist als Downlink beschrieben.

Um die effektivste, verfügbare Bandbreite zu benutzen, kann ein Zugang zu Kanälen in Abhängigkeit von Änderungen in den Kanalzuständen, der Verkehrsbelastung, des Quality of Service und der Subskriptionsklasse zugewiesen werden. Aufgrund der sich kontinuierlich ändernden Kanalzustände und Verkehrsbelastungen ist ein Verfahren zum dynamischen Zuweisen der verfügbaren Kanäle verfügbar.

Der Umfang an Zeit, für die die mobile Station ein Downlink empfängt oder ein Uplink sendet, kann variiert werden, und Schlitze können entsprechend zugewiesen werden. Die Sequenzen von Schlitzen, zugewiesen für einen Empfang und ein Senden, das sogenannte Mehrfachschlitz-Muster, ist gewöhnlich in der Form von RXTY beschrieben. Die zugewiesenen Empfangs-R-Schlitze sind die Nummer X und die zugewiesenen Sende-Schlitze (T) sind die Nummer Y. Eine Anzahl von Mehrfachschlitz-Klassen, eins bis 45, ist für eine GPRS Operation definiert, und die maximalen Uplink(Tx) und Downlink (Rx) Schlitz-Zuweisungen sind für jede Klasse spezifiziert.

In einem GPRS System wird ein Zugang zu einem gemeinsam geteilten Kanal mittels eines Uplink Status Flag (USF), übertragen auf dem Downlink, zu jeder kommunizierenden Mobilstation (MS) gesteuert. In einem GPRS sind zwei Zuweisungsverfahren definiert, die sich in der Konvention dadurch unterscheiden, welche Uplink-Schlitze beim Empfang eines USF verfügbar gemacht werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein bestimmtes Zuweisungsverfahren, in dem eine gleiche Anzahl "N" von PDCH's, wobei ein "PDCH" ein Paar von Uplink- und Downlink-Schlitzen entsprechend zueinander auf einer 1-1 Basis darstellt, für eine potenzielle Verwendung durch die MS zugewiesen wird. Die Uplink-Schlitze, die für eine tatsächliche Benutzung durch eine bestimmte, mobile Station, gemeinsam den Uplink-Kanal teilend, verfügbar sind, sind in dem USF angegeben. Das USF ist ein Daten-Element, das dazu geeignet ist, 8 Werte V0–V7 heranzuziehen, und ermöglicht, dass Uplink-Ressourcen unter bis zu 8 mobilen Einheiten zugewiesen werden, wobei jede mobile Einheit einen dieser 8 Werte als "gültig" erkennt, d.h. eine ausschließliche Benutzung der Ressourcen dieser mobilen Einheit überträgt. Eine bestimmte mobile Station kann einen unterschiedlichen USF-Wert an jedem der Schlitze, zugewiesen zu dieser mobilen Station, erkennen. In dem Fall des erweiterten, dynamischen Zuweisungsverfahrens wird, zum Beispiel, ein Empfang eines gültigen USF in dem Schlitz 2 des vorliegenden Frames die tatsächliche Verfügbarkeit zum Senden von Sende-Schlitzen 2...N in dem nächsten TDMA-Frame oder einer Gruppe von Frames anzeigen, wobei N die Zahl von zugewiesenen PDCHs ist. Allgemein findet, für ein gültiges USF, empfangen an einem Empfängerschlitz n, ein Senden in dem nächsten Sende-Frame an Sendeschlitzen n, n+1 et seq. zu der zugewiesenen Zahl von Schlitzen (N) statt. Für das erweiterte, dynamische Zuweisungsverfahren, wie es derzeit definiert ist, sind diese zugewiesenen Schlitze immer aufeinanderfolgend.

Die mobile Station ist nicht in der Lage, augenblicklich von einem Empfangszustand zu einem Sendezustand, oder vice versa, umzuschalten, und die Zeit, die zu diesen Rekonfigurationen zugeordnet ist, ist als eine Turnaround- bzw. Umlauf-Zeit bekannt. Es ist auch für die mobile Station notwendig, während sie sich in einem Paket-Übertragungsmodus befindet, Nachbarzellen-Messungen durchzuführen. Die mobile Station muss kontinuierlich alle Broadcast Control Channel (BCCH) Träger, wie dies durch die BA(GPRS) Liste angegeben ist, und den BCCH Träger der bedienenden Zelle überwachen. Eine Messprobe eines empfangenen Signalpegels wird bei jedem TDMA Frame, an zumindest einem der BCCH Trägern, durchgeführt. (3GPP TS 45.008v5 10.0). Die Turnaround- und Messzeiten, garantiert durch das Netzwerk für eine mobile Station, hängen von der Mehrfachschlitz-Klasse ab, mit der die mobile Einheit eine Übereinstimmung beansprucht (3GPP TS 45.002v5.9.0 Annex B).

Die Nachbarzellen-Messungen werden vor einer Rekonfiguration von einem Empfang zu einem Senden oder vor einer Rekonfiguration von einem Senden zu einem Empfang vorgenommen.

Eine mobile Station, die in einem erweiterten, dynamischen Zuweisungsmodus arbeitet, muss eine Uplink-Übertragung in dem Tx Zeitschlitz entsprechend zu dem Rx Zeitschlitz, in dem das erste, gültige USF erkannt ist, beginnen. Das bedeutet, dass dabei eine festgelegte Beziehung in der Zeitabstimmung einer Downlink-Zuweisungs-Signalisierung und eines darauf folgenden Uplink-Sendens vorhanden ist. Aufgrund der physikalischen Grenzen von einzelnen, mobilen Sendeempfänger-Stationen sind einige erwünschte Mehrfachschlitz-Konfigurationen nicht zur Benutzung verfügbar.

Diese Einschränkungen verringern die Verfügbarkeit von Schlitzen für ein Uplink-Senden, wodurch der Fluss von Daten und die Flexibilität eines Ansprechens auf sich ändernde Bedingungen verringert wird. Dabei ist deshalb ein Erfordernis vorhanden, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Verwendung von diesen Mehrfachschlitz-Konfigurationen, die derzeit nicht für Extended Dynamic Allocation verfügbar sind, ermöglicht wird.

Die EP-A-1248479 offenbart ein Kommunikationsverfahren für eine dynamische Zuweisung von Uplink-Zeitschlitzen zu einer mobilen Station gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, die Einschränkungen, die eine erweitere, dynamische Zuweisung beschränken, mit einem minimalen Effekt auf das existierende Prescript, zu verringern. Dies kann durch Andern der festgelegten Beziehung in dem Zeitpunkt einer Downlink-Zuweisungs-Signalisierung und eines darauf folgenden Uplink-Sendens für bestimmte Klassen einer mobilen Station erreicht werden.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern von Uplink-Paketdaten-Übertragungen und der Betriebsweise einer mobilen Station gemäß dem Verfahren, wie es in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist, angegeben.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:

1 stellt die GPRS TDMA Frame-Struktur dar, die die Nummerierungskonvention, verwendet für Uplink-(UL)- und Downlink-(DL)-Zeitschlitze, darstellt,

2 stellt eine 4 Slot Steady State Allocation R1T4 nach dem Stand der Technik dar,

3 stellt eine 5 Slot Steady State Allocation R1T5, nicht zugelassen im Stand der Technik, dar,

4 stellt eine 5 Slot Steady State Allocation R1T5, ermöglicht durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung, dar,

5 stellt ein verschobenes USF, angewandt auf eine Klasse 7 MS mit 3 Uplink-Schlitzen, die zugewiesen sind, dar,

6 stellt eine Klasse 7 MS mit 2 Uplink-Schlitzen, die zugeordnet sind, dar,

7 zeigt ein Flussdiagramm für die Ausführung eines verschobenen USF in einer mobilen Station,

8 stellt ein Senden von einem Uplink-Schlitz zu fünf Uplink-Schlitzen für eine Klasse 34 MS dar,

9 stellt ein Senden von vier zu fünf Uplink-Schlitzen für eine Klasse 34 MS dar.

In dieser Ausführungsform wird die Erfindung bei einem GPRS drahtlosen Netzwerk, das entsprechend den Standards, die auf Mehrfachschlitz-Klassen anwendbar sind, arbeitet, angewandt. In 1 ist die GPRS TDMA Frame-Struktur dargestellt und zeigt die Nummerierungskonvention, verwendet für Uplink-(Tx)- und Downlink-(Rx)-Zeitschlitze. Es sollte angemerkt werden, dass in der Praxis Tx relativ zu Rx aufgrund einer Zeitpunktvorverlegung (Timing advance – TA) vorverschoben sein kann, obwohl dies nicht in der Darstellung gezeigt ist. Demzufolge kann, in der Praxis, der Umfang an Zeit zwischen der ersten Rx und der ersten Tx eines Frames um einen Bruchteil eines Schlitzes gegenüber dem dargestellten Wert von 3 Schlitzen aufgrund der Zeitpunktvorverlegung verringert werden.

Zwei aufeinanderfolgende TDMA Frames sind, mit Downlink-(DL)- und Uplink-(UL)-Schlitzen identifiziert, getrennt dargestellt. Die Schlitzpositionen innerhalb des ersten Frames sind mit den Ziffern 0 bis 7 dargestellt, wobei die Sende- und Empfangsschlitze um einen Bereich von drei Schlitzen versetzt sind. Dies entspricht der Konvention, dass der erste Sende-Frame in einem TDMA dem ersten Empfangs-Frame um einen Versatz von 3 nachläuft (demzufolge kann ein gewöhnliches GSM mit einem einzelnen Schlitz als ein besonderer Fall angesehen werden, in dem nur 1 Schlitz eines Sendens und eines Empfangens verwendet wird).

Die verbleibenden Figuren stimmen mit der Darstellung der 1 überein, allerdings ist die Schlitz-Nummerierung zur besseren Deutlichkeit entfernt worden. Die schattierten Schlitze sind solche, die für die bestimmten Zustände zugewiesen sind, und die Pfeilangaben zeigen die anwendbaren Messungs- und Turnaround-Intervalle an. Die doppelt schraffierten Schlitze zeigen einen Empfang eines gültigen USF und den Zeitschlitz, in dem dieses USF empfangen ist, an. Wie vorstehend erwähnt ist, werden Beschränkungen durch das Erfordernis auferlegt, Messungs- und Turnaround-Schlitze zuzulassen, und die Vorschrift für diese 3GPP TS 45.002 Annex B schränkt eine dynamische Zuweisung ein, wie dies in Tabelle 1 dargestellt ist. Tabelle 1 Mehrfachschlitz-Klasse Maximale Anzahl von Schlitzen Minimale Anzahl von Schlitzen Rx Tx Summe T_ta T_tb T_ra T_rb 7 3 3 4 3 1 3 1 34 5 5 6 2 1 1 1 39 5 5 6 2 1 1+to 1 45 6 6 7 1 1 1 to

• T_ta ist die Zeit, die für die MS benötigt wird, um eine Signalpegelmessung einer benachbarten Zelle durchzuführen und um bereit zu werden, um zu senden.
• T_tb ist die Zeit, die für die MS benötigt wird, um bereit zu werden, um zu senden.
• T_ra ist die Zeit, die für die MS benötigt wird, um eine Signalpegelmessung einer benachbarten Zelle durchzuführen und bereit zu werden, um zu empfangen.
• T_rb ist die Zeit, die für die MS benötigt wird, um bereit zu werden, um zu empfangen.

Es sollte angemerkt werden, dass in der Praxis die Zeiten T_ta und T_tb durch einen Bruchteil eines Schlitzes aufgrund einer Zeitpunktvorverlegung verringert werden können.

t₀ ist ein Zeitpunktvorverlegungs-Offset von einer Periode mit 31 Symbolen.

In 2 ist eine Bereitschafts-Zustand-Einzel-Downlink- und eine 4 Uplink-Schlitz-Zuweisung für eine Klasse 34 mobile Station dargestellt. Die Turnaround- und Messungsperioden für diese Klasse sind in Tabelle 1 als Tra, Trb und Ttb, jeweils mit einem Schlitz, und Tta mit zwei Schlitzen, dargestellt. Diese Perioden können für diese Zuweisung dann angenommen werden, wenn ein gültiges USF in einem Zeitschlitz 0 empfangen ist.

Wenn sich die Zuweisung von Uplink-Schlitzen auf fünf erstreckt, entsteht allerdings eine Einschränkung, wie sie in der Darstellung der 3 angegeben ist, die für eine Klasse 34 mobile Station mit einer Zuweisung eines Downlink- und fünf Uplink-Schlitzen gilt. Die Einschränkung tritt an der Position, angegeben mit "A", auf, da keine Zeit für das Umschalten von einem Senden zu einem Empfangen (Trb) zugelassen wird. In dem Downlik-Zeitschlitz 0 wird ein gültiges USF empfangen und die folgenden zwei Schlitze dienen für Tta. Gemäß der Erfindung besitzt, für diese Ausführungsform, die mobile Einheit Uplink-Schlitze, die in einer gewöhnlichen Art und Weise zugeordnet sind, und zwar über die Benutzung von USF_TN0...USF_TN7 Informationselementen in Packet Uplink Assignment und Packet Timeslot Reconfigure Nachrichten. Das Netzwerk sendet das USF allerdings für sowohl erste als auch zweite, zugeordnete Zeitschlitze auf dem Downlink PDCH, zugeordnet zu dem zweiten, zugewiesenen Zeitschlitz. Es wird als Beispiel eine Klasse 34 MS mit einer Zuweisung von 5 Uplink-Schlitzen (TN0–TN4), wie dies vorstehend diskutiert ist, wobei das Netzwerk USF_TN0 auf Zeitschlitz 1, im Gegensatz zu Zeitschlitz 0, sendet, betrachtet. Diese Anordnung ist in 4 dargestellt, wo gesehen werden kann, dass Schlitze, markiert mit "B" und "C", für die Turnaround-Zeiten Tra und Trb jeweils vorgesehen sind.

Eine Zuweisung durch das Netzwerk von 4 Uplink-Schlitzen zu der MS wird durch das Senden von USF_TN1 auf Zeitschlitz 1 signalisiert. Die Zeichen der zwei Signale USF_TN0 und USF_TN1 müssen sich unterscheiden und müssen durch die mobile Station unterscheidbar sein.

Es ist nicht notwendig, zusätzliche Informationselemente hinzuzufügen, um anzuzeigen, wenn der Shifted USF Mechanismus verwendet werden soll, wie dies implizit in den Zeitschlitz-Zuweisungen für die bestimmte Mehrfachschlitz-Klasse der mobilen Station vorgenommen wird. Deshalb würde kein Erhöhen in dem Signalisierungs-Overhead erforderlich sein. Unter Bezugnahme auf 5 wird ein anderes Beispiel einer Zuweisung, ermöglicht durch Ausführen eines verschobenen USF, in 5 dargestellt. Die Anwendung ist eine Klasse 7 MS mit drei Uplink-Schlitzen, die zugewiesen sind. Das USF auf dem Downlink-Schlitz 1, zuweisend die 3 Uplink-Schlitze, zeigt an, dass der erste Uplink-Schlitz, der verfügbar ist, Uplink-Schlitz 0, im Gegensatz zu dem gewöhnlichen Schlitz 1, ist. Dies dient für die Ttb und Tra Perioden (wie dies durch Tabelle 1 erforderlich ist) und wie dies in 5 bei D und E, jeweils, angegeben ist. Die Zuweisung würde nicht zuvor verfügbar für den Wunsch einer ausreichenden Periode für Tra gewesen sein.

Die 2 Schlitz-Zuweisung, dargestellt in 6, kehrt den normalen Betrieb um, d.h. das USF wird nicht verschoben. Dabei sind keine physikalischen Beschränkungen in normalen Zuweisungen für diese 2 Schlitz-Anordnung der 6 vorhanden, und das Standard USF in dem Zeitschlitz 1 weist Uplink-Schlitze, beginnend mit Uplink-Schlitz-Nummer 1, zu.

Alternativ kann es passend sein, eine positive Signalisierung der Verschiebung in der Position der Uplink-Zuweisung anzuwenden, und eine Ausführung eines verschobenen USF in einer mobilen Station, die mit einer erweiterten, dynamischen Zuweisung arbeitet, ist in 7 dargestellt. Es sollte angemerkt werden, dass die Angaben (2) in 7 explizit (d.h. zusätzliche Signalisierung) oder implizit (automatisch für eine bestimmte Mehrfachschlitz-Klassen-Konfiguration) sein können. Wie 7 zeigt, empfängt die mobile Station bei 1 eine Zuweisung von Uplink-Ressourcen und USF's von dem Netzwerk. Falls bei 2 eine Anzeige, ein verschobenes USF zu verwenden, erfasst wird, dann wird, für das erste USF, der zweite Downlink-Schlitz überwacht (3), wobei ansonsten der erste Downlink-Schlitz überwacht wird (4). In jedem Fall werden, wenn ein gültiges USF bei 5 empfangen worden ist, dann Uplink-Übertragungen in dem ersten Uplink-Schlitz von der mobilen Station (6) eingeleitet. Wenn kein gültiges USF bei 5 empfangen worden ist, dann wird der zweite Downlink-Schlitz für ein zweites USF bei 7 überwacht, und falls es gültig ist (8), dann werden die Uplink-Übertragungen in dem zweiten Uplink-Schlitz (9) eingeleitet.

In den Beispielen, die in den 2 bis 6 dargestellt sind, befinden sich die Zuweisungen in einem Bereitschaftszustand, so dass die Zuweisungen, die dargestellt sind, von Frame zu Frame beibehalten werden. Die Erfindung ist nicht auf Bereitschafts-Zuweisungen beschränkt und kann auch dabei angewandt werden, Uplink-Ressourcen zu steuern, die sich von einem Frame zu einem anderen ändern.

Beispiele von Übertragungen sind in den 8 und 9 dargestellt. Diese Figuren stellen jeweils vier aufeinanderfolgende Frames dar, sind allerdings für die Darstellung aufgeteilt worden. 8 stellt das Senden von einer Uplink-Schlitz-Zuweisung zu fünf Uplink-Schlitz-Zuweisungen, für eine mobile Einheit einer Klasse 34, dar. Die ersten (oberen) zwei Frames stellen einen Bereitschafts-Zustandsbetrieb mit einem Schlitz dar und die nächsten (unteren) zwei Frames stellen die Übergangs-Frames dar. Für diesen Übergang wird die Schlitzstelle des USF geändert.

9 stellt den Übergang von vier Uplink-Schlitzen zu fünf Uplink-Schlitzen für eine mobile Einheit einer Klasse 34 dar. Die ersten zwei Frames stellen einen Bereitschafts-Zustandsbetrieb mit vier Schlitzen dar und die nächsten zwei Frames stellen Übergangs-Frames dar. Für diesen Übergang ist die USF-Schlitzstelle konstant, allerdings wird der Wert des USF geändert.

Um die Erfindung in einem GPRS auszuführen, kann, zum Beispiel, eine Tabelle (Tabelle 2) für ein MS vom Typ 1 ausgeführt werden, um eine erweiterte, dynamische Zuweisung zu ermöglichen, und zwar unter Verwendung der Prinzipien nachfolgend:

In dem Fall einer erweiterten, dynamischen Zuweisung ist es für die MS erwünscht, in der Lage zu sein, bis zu "ihrer physikalischen Schlitz-Grenze zu senden", genauer gesagt sollte die MS in der Lage sein, die maximale Anzahl von Schlitzen, die entsprechend der Einschränkung ihrer Mehrfachschlitz-Klasse möglich ist, zu senden, während fortgeführt wird, den USF-Wert auf exakt einem Schlitz zu empfangen und zu decodieren und Messungen durchzuführen. Falls es nicht möglich ist, eine Mehrfachschlitz-Konfiguration zu definieren, die dem MS ermöglicht, "bis zu deren physikalischer Schlitz-Grenze zu senden", und zwar unter Verwendung von T_ra, allerdings es unter Verwendung von T_ta möglich sein würde, dann sollte T_ta verwendet werden.

Falls es nicht möglich ist, eine Mehrfachschlitz-Konfiguration für eine erweiterte, dynamische Zuweisung zu definieren, die der MS ermöglicht, "bis zu deren physikalischer Schlitz-Grenze zu senden", es allerdings, unter Verwendung des Mechanismus des verschobenen USF, möglich wäre, dann soll das verschobene USF verwendet werden. In diesem Fall wird T_ra als die erste Präferenz verwendet, wenn dies allerdings nicht möglich ist, wird T_ta als eine zweite Präferenz verwendet. Tabelle 2 mittlerer Zugangsmodus Nr. von Schlitzen T_ra soll gelten T_ta soll gelten anwendbare Mehrfachschlitz-Klassen Anmerkung Uplink, Ext. Dynamic 1–3 Ja – 1–12,

19–45 4 Nein Ja 33–34,

38–39,

43–45 2 5 Ja – 34, 39 5 5 Nein Ja 44–45 2, 4 6 Nein Ja 45 5 Down + up, Ext. Dynamic d + u = 2 – 4 Ja – 1–12,

19–45 d + u = 4, d > 1 Ja – 8–12,

19–45 d = 1, u = 4 Nein Ja 30–45 2 d + u = 6, d > 1 Ja 30–45 2, 3 d = 1, u = 5 Ja 34, 39 5 d + u = 7, d > 1 Nein Ja 40–45 2, 4 d = 1, u = 6 Nein Ja 45 5 Anmerkung 1 Normale Messungen sind nicht möglich (siehe 3GPP TS 45.008).

Anmerkung 2 Normale BSIC Decodierung ist nicht möglich (siehe 3GPP TS 45.008).

Anmerkung 3 TA-Offset, erforderlich für Mehrfachschlitz-Klassen 35–39.

Anmerkung 4 TA-Offset, erforderlich für Mehrfachschlitz-Klassen 40–45.

Anmerkung 5 Vorgang eines verschobenen USF soll gelten (siehe 3GPP TS 44.060)