In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen (bei- spielsweise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnitt- stelle zwischen sendender und empfangender Funkstation (Ba- sisstation bzw. Teilnehmerstation) übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfre- quenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Für zukünftige Mobilfunksysteme mit CDMA-oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren (CDMA Code Division Multiple Access, TD/CDMA Time Division CDMA) über die Funk- schnittstelle, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Genera- tion sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorge- sehen.

In einem Funk-Kommunikationssystem besteht die Notwendigkeit Daten für unterschiedliche Anwendung und damit mit möglichst variabler Datenrate zu übertragen. Dazu kann zuvor ein Kanal mit der entsprechenden Datenrate reserviert werden. Diese Reservierung erfordert einen gewissen Signalisierungsaufwand und bindet somit Übertragungskapazität. Für Dienste mit kur- zen stoßweise zu übertragenden Datenpaketen bedeutet dies ein unvorteilhaftes Verhältnis zwischen Nutzdaten-und Signali- sierungskapazität.

Der Signalisierungsaufwand wird in Kanälen mit willkürlichem Zugriff vermieden, da hierbei die sendenden Funkstationen ohne eine vorherige Reservierung zugreifen. Durch den will-

kürlichen Zugriff kommt es jedoch zu Kollisionen, die eine Detektion der übertragenden Daten erschweren oder gar verhindern.

Zur Variabilität der Datenrate und zur Kollisionserkennung sind Lösungen aus DE 198 17 771 und DE 199 04 108 bekannt.

Kollisionen werden durch eine zeitliche Orthogonalität ver- mieden und die Datenrate kann durch einfache oder doppelte Funkblöcke variert werden. Die Variabilität der Datenrate ist jedoch sehr begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flexibilität bei der Erhöhung der Datenrate unter Beachtung der Kolli- sionswahrscheinlichkeit weiter zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Basisstation mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vor- teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteran- sprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß werden in einem durch einen Zeitschlitz ge- bildeten Kanal mit willkürlichem Zugriff Funkblöcke mit Spreizkodes gespreizt übertragen. Weiterhin können mehrere Funkblöcke pro Zeitschlitz ggf. zeitlich getrennt übertragen werden. Durch diese Maßnahmen wird die Kollisionswahrschein- lichkeit gering gehalten. Die Flexibilität wird weiterhin da- durch erhöht, daß innerhalb der Verbindung zur Erhöhung der Datenrate gleichzeitig zwei Funkblöcke mit unterschiedlichen Spreizkode übertragen werden, die in einem nachvollziehbaren Verhältnis zueinander stehen. Durch dieses Verhältnis, das nicht durch eine vorherige Zuweisung entsteht, kann auch in einem Kanal mit willkürlichem Zugriff eine größere Zahl von Spreizkodes genutzt werden.

Die Empfänger von Funkstationen sind oft in ihrer Fähigkeit zur Kanalschätzung limitiert, so daß nur eine Untermenge der verfügbaren Spreizkodes entsprechend der zuvor geschatzten Kanäle verwendet werden können. Falls vorher eine Zuweisung

von Spreizkodes zu Verbindungen erfolgen kann, so ist dieser Nachteil unbedeutend, da die übrigen Spreizkodes den höher- ratigen Verbindungen zuweisbar sind.

In einem Kanal mit willkürlichen Zugriff bedeutete dies nach bisherigem Verständnis jedoch auch eine Limitierung der Über- tragungskapazität, da keinerlei Koordination zwischen den sendenden Funkstationen durch eine Reservierung gegeben war.

Die Erfindung zeigt, daß auch in Kanälen mit willkürlichem Zugriff die Kapazitätsbegrenzung durch die Kanalschätzung nicht zu einer Limitierung der Übertragungskapazität führen braucht.

Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist das Verhältnis der Spreizkodes derart angegeben, daß eine Auftei- lung der Spreizkodes in zumindest zwei Gruppen vorgenommen wird, wobei eine erste Gruppe von Spreizkodes für die Verwen- dung von unterschiedlichen Teilnehmerstationen vorgesehen ist. Eine Teilnehmerstation verwendet also nicht zwei Spreiz- kodes aus der ersten Gruppe. Dadurch steigt die Kollisions- wahrscheinlichkeit nicht. Eine Teilnehmerstation kann jedoch zumindest einen der Spreizkodes aus der ersten und einen der Spreizkodes aus der zweiten Gruppe gleichzeitig verwenden.

Die Spreizkodes der zweiten Gruppe dienen der Datenraten- erhöhung.

Für die Zuordnung der Spreizkodes der zweiten Gruppe zu denen der ersten Gruppe gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Die Zuordnung kann fest sein und beispielsweise voreingestellt oder durch Informationen des Organisationskanals aktualisiert eingestellt werden. Damit ist eine hohe Zuverlassigkeit gege- ben. Eine alternative Variante sieht vor, daß die gleichzei- tige Verwendung von Spreizkodes aus beiden Gruppen anhand gleicher Ausbreitungswege erkannt wird. Hierzu muß keine Zu- ordnung signalisiert werden, jedoch sollten sich die Ausbrei- tungswege ausreichend unterscheiden. Weiterhin ist es mög- lich, daß in den mit den Spreizkodes der ersten Gruppe ge-

spreizten Funkblöcken die Zuordnung der Spreizkodes signalisiert wird. Mit wenigen Bits läßt sich signalisieren, welche weiteren Spreizkodes zur Verbindung gehören. Damit geht nur wenig Ubertragungskapazität verloren und trotzdem ist die volle Flexibilität gegeben.

Damit kann die Flexibilisierung der Datenrate auch in Kanälen erreicht werden, in denen die Auswahl der Spreizkodes ohne vorherige Ressourcenzuteilung vorgenommen wird. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei einer Datenübertragung über eine breitbandige Funkschnittstelle zwischen Basisstationen und Teilnehmerstationen einsatzbar. Die Kapazität der Funk- schnittstelle ist groß, eine Limitierung der tatsächlich genutzten Kapazität würde umfangreiche ungenutzte Ressourcen bedeuten.

Wird zur Detektion der Funkblöcke eine gemeinsame Detektion verwendet, so werden die wechselseitigen Einflüsse der unko- ordiniert gesendeten Signale bei der Detektion berücksichtigt und die Detektionsqualität steigt. Der Aufwand der Detektion steigt jedoch auch etwa im Quadrat mit der Zahl von Verbin- dungen. Da jedoch die Anzahl der gleichzeitigen Verbindungen nach der Erfindung nicht steigt, sondern nur mehrere Spreiz- kodes zur Datenratenerhöhung verwendet werden, so bleibt der Mehraufwand gering.

Die Funkschnittstelle ist vorteilhafterweise nach einem TDD- Teilnehmerseparierungsverfahren (Time Division Duplex) orga- nisiert, so daß auch asymmetrische Datendienste ohne Ressour- cenverschwendung unterstützt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig 1 ein Blockschaltbild eines Mobilfunksystems, Fig 2 eine schematische Darstellung der Rahmenstruktur des TDD-Ubertragungsverfahrens, Fig 3 eine schematische Darstellung der Verwendung von Spreizkodes nach dem Stand der Technik, Fig 4-6 eine schematische Darstellung der erfinderischen Verwendung von Spreizkodes zur Erhöhung der Daten- rate, und Fig 7 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Basissta- tion.

Das in Fig 1 dargestellte Mobilfunksystem als Beispiel eines Funk-Kommunikationssystem besteht aus einer Vielzahl von Mo- bilvermittlungsstellen MSC, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einer Einrichtung RNM zum Zuteilen von funktechnischen Res- sourcen verbunden. Jede dieser Einrichtungen RNM ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS.

Eine solche Basisstation BS kann über eine Funkschnittstelle eine Verbindung zu Teilnehmerstationen, z. B. Mobilstationen MS oder anderweitigen mobilen und stationären Endgeräten, aufbauen. Durch jede Basisstation BS wird zumindest eine Funkzelle Z gebildet. Bei einer Sektorisierung oder bei hie- rarchischen Zellstrukturen werden pro Basisstation BS auch mehrere Funkzellen Z versorgt.

In Fig 1 sind beispielhaft Verbindungen V1, V2, V3 zur Über- tragung von Nutzinformationen und Signalisierungsinforma- tionen zwischen Mobilstationen MS und einer Basisstation BS, das Senden von Organisationsinformatinen in einem Organisa- tionskanal BCCH im Sinne einer Punkt-zu-Multipunkt-Verbindung von der Basisstation zu den Mobilstationen MS und ein Zu- griffskanal RACH (Random Access Channel) dargestellt. Der Zugriffskanal RACH, im Ausführungsbeispiel nur in Aufwärts- richtung gezeigt, ist ein Kanal, auf den die Mobilstationen MS ohne Reservierung willkürlich zugreifen können.

Ein Operations-und Wartungszentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunksystem bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfin- dung zum Einsatz kommen kann, insbesondere für Teilnehmer- zugangsnetze mit drahtlosem Teilnehmeranschluß.

Die Rahmenstruktur der Funkübertragung ist aus Fig 2 ersicht- lich. Gemäß einer TDMA-Komponente ist eine Aufteilung eines breitbandigen Frequenzbereichs, beispielsweise der Bandbreite B = 5 MHz in mehrere Zeitschlitze ts gleicher Zeitdauer, bei- spielsweise 16 Zeitschlitze tsO bis tsl5 vorgesehen. Ein Fre- quenzband erstreckt sich über einen Frequenzbereich B. Ein Teil der Zeitschlitze tsO bis ts8 wird in Abwärtsrichtung DL und ein Teil der Zeitschlitze ts9 bis tsl5 wird in Aufwärts- richtung UL benutzt. Dazwischen liegt ein Umschaltpunkt SP.

Bei diesem TDD-Übertragungsverfahren entspricht das Frequenz- band für die Aufwärtsrichtung UL dem Frequenzband für die Ab- wärtsrichtung DL. Gleiches wiederholt sich für weitere Trä- gerfrequenzen.

Innerhalb der Zeitschlitze, die mit vorheriger Ressourcen- zuteilung zur Nutzdatenübertragung benutzbar sind, werden In- formationen mehrerer Verbindungen in Funkblöcken übertragen Diese Funkblöcke zur Nutzdatenübertragung bestehen aus Ab- schnitten mit Daten d, in denen empfangsseitig bekannte Trainingssequenzen tseql bis tseqn zur Kanalschätzung einge- bettet sind. Die Daten d sind verbindungsindividuell mit einer Feinstruktur, einem Spreizkode c, gespreizt, so daß empfangsseitig beispielsweise n Verbindungen durch diese CDMA-Komponente separierbar sind. Ein Kanal wird dabei durch ein Frequenzband B, einen Zeitschlitz ts und einen Spreizkode c gebildet.

Die Spreizung von einzelnen Symbolen der Daten d bewirkt, daß innerhalb der Symboldauer Tsym Q Chips der Dauer Tchip über-

tragen werden. Die Q Chips bilden dabei den verbindungsindi- viduellen Spreizkode c. Der Spreizkode c kann sich auch durch eine Überlagerung mehrerer Kodes ergeben. Weiterhin ist in- nerhalb des Zeitschlitzes ts eine Schutzzeit gp zur Kompen- sation unterschiedlicher Signallaufzeiten der Verbindungen vorgesehen.

Innerhalb eines breitbandigen Frequenzbereiches B werden die aufeinanderfolgenden Zeitschlitze ts nach einer Rahmenstruk- tur gegliedert. So werden 16 Zeitschlitze ts zu einem Rahmen fr zusammengefaBt.

Die verwendeten Parameter der Funkschnittstelle sind vorteil- hafterweise : Chiprate : 4096 Mcps Rahmendauer : 10 ms Anzahl Zeitschlitze : 16 Dauer eines Zeitschlitzes : 625 us Spreizfaktor : 16 Modulationsart : QPSK Bandbreite : 5 MHz Frequenzwiederholungswert : 1 Diese Parameter ermöglichen eine bestmögliche Harmonisierung mit einem FDD-Modus (frequency division duplex) für die 3.

Mobilfunkgeneration.

Im Kanal RACH mit willkürlichem Zugriff stehen für eine sen- dende Mobilstation MS zwei jeweils nur weniger als die Hälfte des Zeitschlitzes ts ausfüllende Funkblöcke FB1, FB2 zur Auswahl. Die Mobilstation MS kann auch beide Funkblöcke FB1, FB2 nutzen und somit die Datenrate verdoppeln. Pro Zeit- schlitz stehen weiterhin 16 Spreizkodes c bereit, die in zwei Gruppen aufgeteilt werden. Eine erste Gruppe mit den Spreiz- kodes c0 bis c7 korrespondiert mit den acht Kanalschätzungen, die gleichzeitig auf der Empfangsseite durchgeführt werden können. Eine sendende Mobilstation MS wählt willkürlich einen

der Spreizkodes c0 bis c7 der ersten Gruppe. Diese Situation nach dem Stand der Technik ist in Fig 3 dargestellt.

Um die Datenrate der Ubertragung in diesem Zeitschlitz zu weiter zu erhöhen, kann die Mobilstation MS zusätzlich einen oder mehrere weitere Spreizkodes c8 bis c15 auswählen, die einer zweiten, mit der ersten Gruppe nicht überlappenden Gruppe angehören. Eine Mobilstation MS sendet also gleich- zeitig zwei oder mehr Funkblöcke FB1, die jedoch mit unter- schiedlichen Spreizkodes c gespreizt sind. Die Zugehörigkeit der Spreizkodes c0 bis cl5 zu den Gruppen ist vorbestimmt oder wird im Organisationskanal BCCH bekanntgegeben. Dabei kann die Größe der Gruppe auch kleiner als acht sein. Acht ist im Ausführungsbeispiel die Maximalzahl gleichzeitig durchführbarer Kanalschätzungen.

Entsprechend Fig 4 besteht die Möglichkeit, daß jedem Spreiz- kode c0 bis c7 der ersten Gruppe je ein Spreizkode c8 bis cl5 der zweiten Gruppe fest zugeordnet ist. Damit kann die Daten- rate maximal vervierfacht werden. Andere Gruppierungen, wie c0 bis c3 in der ersten Gruppe mit jeweils drei zugeordneten Speizkodes, z. B. c4 bis c5 für c0, sind ebenso möglich.

In Fig 5 ist ein Fall gezeigt, daß einem Spreizkode c0 der ersten Gruppe zwei Spreizkodes c8 und c9 der zweiten Gruppe zugeordnet sind. Die Lösungen nach Fig 4 und Fig 5 erhöhen dabei nicht die Kollisionswahrscheinlichkeit, solange alle Mobilstationen MS die Zuordnung beachten. Eine Mobilstation MS, die den Spreizkode cl verwendet, würde nicht auf die dem Spreizkode c0 zugeordneten Speizkodes c8 oder c9 zugreifen.

Die Datenrate kann jedoch auch über diese Grenze hinaus er- höht werden, wenn eine Mobilstation MS mehrere Spreizkodes c0 und cl, siehe Fig 6, aus der ersten Gruppe benutzt. In diesem Fall steigt jedoch auch die Kollisionswahrscheinlichkeit. Es kann jedoch Abhilfe durch eine Auswertung und Kollisionser- kennung nach DE 199 04 108 geschaffen werden.

Die feste Zuordnung schränkt die Flexibilität etwas ein, aber kann den Verbindungen im Kanal mit willkürlichem Zugriff RACH ohne vorherige Zuteilung von Ressourcen eine entsprechende Vielfalt an Datenraten zugestehen. Die Zuordnungsregel ist für die einzelnen Funkzellen durch Signalisierung im Organi- sationskanal BCCH getrennt optimierbar.

Anstelle oder in Ergänzung der festen Zuordnung werden auch zwei weitere Methoden vorgeschlagen, die die Zuordnung von Spreizkodes c zu Verbindungen ohne Reservierung ermöglichen.

So können in den Funkblöcken FB1, FB2 Zeiger auf weitere Spreizkodes c enthalten sein, die es dem Empfänger ermögli- chen, nach der Auswertung der Zeiger die Daten den einzelnen Verbindungen zuzuordnen. Mit nur wenigen zusätzlichen Bits können die vorhandenen Ressourcen der zweiten Gruppe von Spreizkodes c durch die Sendeseite frei gewählt werden. Wer- den dabei von den Mobilstationen MS Regeln eingehalten, so steigt die Kollisionswahrscheinlichkeit nur wenig. Eine Zu- ordnung von Spreizkodes c zu Verbindungen kann die Empfangs- seite auch ohne jegliche Signalisierung anhand der Ausbrei- tungswege rekonstruieren.

Wird beispielsweise in einem ersten empfangsseitigen Auswer- tungsschritt eine Kanalschätzung für die Spreizkodes c der ersten Gruppe durchgeführt, so kann bei der Detektion ent- sprechend dem Joint-Detection-Prinzip nach DE 41 21 356 fur alle 16 Spreizkodes anhand der Wahrscheinlichkeit einzelner Metrikpfade der Viterbi-Dekodierung eine Zuordnung zu den Kanalschätzergebnissen und damit zu den Ausbreitungspfaden und Verbindungen erfolgen.

Die Zuverlässigkeit der Zuordnung kann anhand von übertra- genen Prüfbits überprüft werden, die jeweils für mehrere Funkblöcke FB1, FB2 und Spreizkodes c der Verbindung gelten.

Auch daran kann überprüft werden, ob empfangsseitig eine korrekte Zuordnung erfolgte.

Durch die Variabilität der Datenrate können im Kanal RACH mit willkürlichen Zugriff eine Vielzahl unterschiedlicher Dienste (Telemetriedienste, Kurzmitteilungsdienste sehr zeitvarianter aber leicht skalierbarer Datenrate) unterstützt werden und auch Ressourcenanforderungen mit geringer Kollisionswahr- scheinlichkeit gesendet werden. Dieser Kanal gewinnt damit viel an Attraktivität.

Die Auswertung der Zugriffsblöcke wird in einer Basisstation BS nach Fig 7 durchgeführt. Diese besteht aus einer Sende/ Empfangseinrichtung TX/RX, die Empfangssignale vom Frequenz- bereich der Datenübertragung in das Basisband umsetzt, ana- log/digital wandelt, und die Empfangssignale verstärkt. Eine digitale Signalverarbeitung findet in einer Signalverarbei- tungseinrichtung DSP statt. Es wird eine Kanalschätzung durchgeführt und die gesendeten Datensymbole werden detek- tiert.

Eine Signalauswerteeinrichtung SA extrahiert die Datenanteile der Funkblöcke FB1, FB2 aufgrund der zeitlichen Orthogonali- tät und der Spreizkodes c. Aus dem Inhalt der Datenanteile entnimmt die Signalauswerteeinrichtung SA die Anforderungen zur Ressourcenzuteilung bzw. die weiterzuleitenden Daten.

Die Ressourcenzuteilung selbst wird in der Einrichtung RNM zum Zuteilen von funktechnischen Ressourcen vorgenommen und zurück zur Basisstation BS signalisiert. Eine Steuereinrich- tung SE weist den Mobilstationen MS daraufhin durch Zusammen- stellen eines dementsprechenden Signalisierungsblocks und Senden dieses Blocks durch die Sende/Empfangseinrichtung TX/RX eine Kanal zur Datenübertragung zu.

Auch das Zusammenwirken der Komponenten wird durch die Steu- ereinrichtung SE gesteuert. Die Daten und die Zuordnungsre- geln für die Spreizkodes c werden in einer Speichereinrich- tung MEM gespeichert.