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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der ein Zeitmultiplex
von logischen Kanälen
auf einer Trägerfrequenz
verwendenden Funkkommunikationen zwischen Basisstationen und mobilen
Endgeräten.
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Die
Systeme für
Funkkommunikationen mit den Mobilgeräten verwenden zwei Hauptverfahren
für die Übertragung
der Signalisierung zwischen dem mobilen Endgerät und der Funkinfrastruktur.
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Beim
ersten Verfahren sind die Signalisierungsübertragungen von der Funkinfrastruktur
zum mobilen Endgerät
nicht deterministisch und das mobile Endgerät muss den Überwachungskanal festhalten,
die Gesamtheit der durch die Infrastruktur an die unterschiedlichen
mobilen Endgeräte übermittelten
Mitteilungen demodulieren und dank eines Adressiermechanismus diejenigen
Mitteilungen auswählen,
die es betreffen.
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Ein
anderes Verfahren besteht darin, vom Anfang der Transaktion an einen
logischen Kanal zur Signalisierung zuzuweisen, welcher ganz für die Transaktion
zwischen der Funkinfrastruktur und dem mobilen Endgerät reserviert
ist. Dies ist das im Speziellen durch das Funktelefoniesystem GSM
verwendete Verfahren. Der logische Kanal ist definiert als regelmäßige Sequenz
von aufwärts
gerichteten und abwärts
gerichteten Zeitintervallen, auf denen die Informationen von der
Infrastruktur zum spezifischen Mobilgerät und die Informationen von
dem Mobilgerät
zur Funkinfrastruktur übertragen
werden.
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Bei
Funktelefoniesystemen, welche diesen Mechanismus verwenden, weisen
alle für
die Transaktionen mit den mobilen Endgeräten dedizierten logischen Kanäle den gleichen
Durchsatz auf, das heißt
die gleiche Frequenz des Vorkommens von Zeitintervallen, welche
dem dedizierten Signalisierungskanal zugehören.
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Diese
Situation ist gut auf den Fall von öffentlichen Funktelefoniesystemen
angepasst, deren Hauptaufgabe es ist, Anrufe zwischen mobilen Endgeräten und
der Infrastruktur des öffentlichen
Telefonfestnetzes herzustellen. Die Periodizität der Zeitintervalle ist also
derart ausgewählt,
um so kurz wie mögliche
Kommunikationsaufbauzeiten zu erlauben, wobei ein ausreichendes
Intervall angeboten wird zwischen der abwärts gerichteten Übertragung
von der Funkinfrastruktur zum Mobilgerät und der aufwärts gerichteten Übertragung vom
mobilen Endgerät
zur Funkinfrastruktur, damit eine Antwort der Applikation verfügbar ist
und damit also das Zeitintervall auf die möglichst effizienteste Art verwendet
wird.
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Diese
Konfiguration des dedizierten Signalisierungskanals ist für den Fall
von Funkkommunikationsnetzwerken für professionelle Verwendung
viel weniger angepasst, bei denen eine viel größere Verschiedenartigkeit der
Dienste angeboten ist und für
welche eine einmalige Auswahl der Periodizität der Zeitintervalle in den
dedizierten Signalisierungskanälen
zu einer Ineffizienz der Verwendung des Überwachungskanals führen kann.
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Die
vorliegende Erfindung weist die Aufgabe auf, diesen Nachteil zu
vermeiden, um eine Dienstqualität anzubieten,
welche immer an den eingesetzten Kommunikationsdienst angepasst
ist.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Funkkommunikationsverfahren vorgeschlagen, wie es in Anspruch
1 dargelegt ist.
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Das
Verfahren erlaubt es, auf unterschiedliche Übertragungsbedürfnisse
zwischen mobilen Endgeräten
und einer Funkinfrastruktur im Falle eines professionellen Funkkommunikationsnetzwerkes
zu reagieren, und zwar in effizienter Art und Weise hinsichtlich
der Verwendung der Bandbreite und hinsichtlich der Frequenz der
Aktualisierung der Informationen. Für jeden Dienst kann die Wiederholungsfrequenz
von Zeitintervallen ausgewählt
werden, welche den Takt der Aktualisierung der Informationen und/oder
der Zeit für
Antwort zum Dienst bestimmt.
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Man
kann auch Transaktionsbedürfnisse
zwischen den mobilen Endgeräten
und der Funkinfrastruktur verwalten, wie beispielsweise die Herstellung
einer Kommunikation mit dem Telefonfestnetz oder die automatische
Lokalisierung eines mobilen Endgeräts mit variablen Periodizitäten, welche
von den operationellen Bedingungen abhängen, in denen sich das das
mobile Endgerät
enthaltende Fahrzeug oder der dieses Endgerät tragende Fußgänger befinden.
Das Verfahren kann ferner verwendet werden, um einen effizienten
Mitteilungsdienst für
vereinfachte Endgeräte
(vom Typ "Pager") anzubieten, welche
unter für
diesen Typ von Endgeräten gebräuchlichen
Bedingungen getragen werden, ohne dass die anderen mobilen Endgeräte durch
die Bereitstellung dieses Mitteilungsdienstes gestört werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird die Rücklauffrequenz
der einem mobilen Endgerät
beim Aufbau einer der logischen Kanäle zugeordneten Zeitintervalle
aus einer Menge von Werten der Form 1/Tk (k
= 1, 2, 3 ...) ausgewählt,
so dass Tk+1/Tk eine
ganze Zahl ist für
alle k, wobei T, eine Basispenodizität der Zeitintervalle auf der
Trägerfrequenz
ist.
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Die
Erfindung betrifft ebenfalls eine Basisstation für Funkkommunikation entsprechend
dem Anspruch 7 und ein mobiles Endgerät für Funkkommunikation entsprechend
dem Anspruch 13.
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Andere
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in
der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Realisierungsbeispielen
klar unter Bezug auf die angehängten
Zeichnungen, in denen:
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die 1 ein Übersichtsschema
eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Basisstation ist;
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die 2 ein Übersichtsschema
eines Beispiels eines erfindungsgemäßen mobilen Endgeräts ist;
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die 3 ein
Diagramm ist, welches die Struktur von Datenübertragungsblöcken darstellt,
welche auf den physischen Überwachungskanälen übertragen
werden, welche in einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung gebildet sind;
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die 4 und 5 Diagramme
sind, welche jeweils zwei Strukturen von Datenübertragungsblöcken darstellen,
welche auf Verkehrskanäle übertragen
werden, welche in einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung gebildet sind;
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die 6 ein
detaillierteres Übersichtsschema
des Teils einer Basisstation gemäß 1 ist,
welcher dedizierte Überwachungskanäle verarbeitet;
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die 7 und 8 Organigramme
der Zuweisungs- und Freigabeprozeduren für dedizierte Kanäle mit variabler
Periodizität
sind.
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In
der hier beispielhaft beschriebenen Ausführungsform gehören die
Basisstation und das mobile Endgerät, welche in den 1 und 2 dargestellt
sind, zu einem professionellen Funkkommunikationssystem, welches
mit Mehrfachzugang durch Frequenzaufteilung (FDMA) betrieben ist.
Es wird zu Darstellungszwecken angenommen, dass dieses System die
Kanaldefinitionsmethode einsetzt, welche in der Patentanmeldung EP-A-0 896 443 beschrieben
ist, wobei für
einen gleichen Dienst entweder ein ganzer Kanal mit einer durch einen
Leistungscode 1/K (Modus 2) codierten Modulation ist oder ein Teilkanal
mit einem K-mal schwächeren Durchsatz
mit einer nicht codierten Modulation (Modus 1), mit K = 2. Es werden
also Elementar-Zeitintervalle berücksichtigt, deren Dauer d1 beispielsweise 20 ms beträgt, welche
im Modus 1 verwendet werden, und zusammengesetzte Zeitintervalle,
deren Dauer d2 = K.d1 ist
in diesem Beispiel von 40 ms, welche im Modus 2 verwendet werden.
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Für jede Basisstation
ist auf einer speziellen Frequenz fCD ein
abwärts
gerichteter physischer Kanal definiert, welcher für die Emission
von Übewachungsinformationen
vorgesehen ist. In symmetrischer Weise ist ein aufwärts gerchteter
physischer Kanal auf einer Frequenz fCU definiert
für die Übertragung
von Überwachungsinformationen
von den mobilen Endgeräten
zur Basisstation. Diese physischen Überwachungskanäle sind
durch Zeitmultiplex in logische Überwachungskanäle unterteilt.
Gewisse dieser logischen Kanäle
sind gewöhnliche
Kanäle,
welche durch die mobilen Endgeräte
in Reichweite der Basisstation gemeinsam genutzt werden. Andere
sind dedizierte Kanäle,
welche die Basisstation verwendet, um mit speziellen Mobilgeräten zu kommunizieren.
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Das
auf jedem der physischen Überwachungskanäle übermittelte
Signal weist eine Form auf von aufeinander folgend in K.M elementare
Zeitintervalle unterteilten Datenübertragungsblöcken, welche
zu unterschiedlichen logischen Kanälen gehören. Im in der 3 dargestellten
Beispiel, wo M = 13 ist, beziehen sich die elementaren Intervalle,
welche mit F, S0 und P bezeichnet sind, auf gemeinsame abwärts gerichtete
Kanäle und
diejenigen, welche mit Si (mit 1 ≤ i ≤ 11) bezeichnet
sind, beziehen sich auf dedizierte bidirektionale Kanäle.
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Die
Intervalle F weisen eine Dauer d1' auf und werden alle
K'.M elementare
Zeitintervalle wiederholt mit d1' = d, und K' = K = 2 im Beispiel
der 3. Sie enthalten ein Synchronisationsmuster, welches
durch eine vorbestimmte Bitsequuenz gebildet ist, die es erlaubt,
die Frequenz- und Zeitsynchronisation der mobilen Endgeräte zu realisieren.
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Die
Intervalle S0 haben eine Dauer von d,' und werden alle K'.M elementare Zeitintervalle wiederholt. Sie
enthalten zur Koordination zwischen den Mobilgeräten und der Basisstation notwendige
Systeminformationen, welche beispielsweise umfassen: (i) ein Feld
H von 5 Bits, welche die Position des Zeitintervalls S0 im laufenden
Superdatenübertragungsblock
begrenzt (ein Superdatenübertragungsblock
repräsentiert
das kleinste gemeinsame Vielfache zwischen der Periodizität der Verkehrskanäle und derjenigen
der Überwachungskanäle, d.h.
13 × 27
zusammengesetzte Zeitintervalle im betrachteten Beispiel, d.h. 14,04
s); (ii) ein Feld X von 3 Bits, welches die Position des Zeitintervalls
S0 in einer längeren
Periode (Hyperdatenübertragungsblock)
begrenzt, wie eine Verschlüsselungsperiode
der Luftschnittstelle (typischerweise in der Größenordnung von einer Stunde);
und (iii) ein Feld R von 3 Bits, welches die minimale für den Zugang
zur Zelle erhaltene Feldebene anzeigt (zum Beispiel quantifiziert
durch Stufen von 5 dB).
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Die
Intervalle P dienen der Basisstation dazu, Mitteilungen an mobile
Endgeräte
zu richten, mit denen sie nicht in Kommunikation stehen (paging).
In der aufwärts
gerichteten Richtung können
die in der 3 unbeschriftet gelassenen elementaren
Zeitintervalle oder die, die mit Si (1 ≤ i ≤ 11) bezeichnet sind, welche
als dedizierte Kanäle
zugewiesen sind, von den mobilen Endgeräten verwendet werden, um zufällige Zugänge zu bewirken
(gemeinsamer aufwärts
gerichteter Kanal).
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Die
Intervalle Si (1 ≤ i ≤ 11) der dedizierten
Kanäle
werden nach einer Zuweisungsprozedur verwendet. Sie treten jeder
zweimal pro Datenübertragungsblock
im betrachteten Beispiel auf. Wenn der Überwachungs-Datenübertragungsblock
520 ms ist, tritt ein Zeitintervall Si für ein gegebenes i im Mittel
alle 260 ms auf mit einer Dauer von 100 ms zwischen der Emission
einer Mitteilung durch die Basisstation auf einem abwärts gerichteten
Intervall Si und der Emission der Antwort durch das mobile Endgerät auf dem
nächsten
aufwärts
gerichteten Intervall Si und mit einer Dauer von 140 ms oder 180
ms zwischen der Emission einer Mitteilung durch das mobile Endgerät auf einem
aufwärts
gerichteten Intervall Si und der Emission der Antwort durch die
Basisstation auf dem nächsten
abwärts
gerichteten Intervall Si.
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Die
Basisstation kann ferner Verkehrskanäle mit einem oder mehreren
mobilen Endgeräten
herstellen, welche in ihrer Reichweite liegen gemäß einer
Herstellungsprozedur, welche vermittels einem dedizierten Überwachungskanal
Si bewirkt wird. Der mit einem Endgerät aufgebaute Verkehrskanal
ist abwärts
gerichtet (Frequenz fTD) und/oder aufwärts gerichtet
(Frequenz fTU). Der Verkehrskanal wird auf
der Frequenz fTD und/oder fTU mit
zugeordneten Signalisierungskanälen
multiplext, welche dazu dienen, Signalisierung im Laufe der Kommunikation
auszutauschen (zum Beispiel Messungen oder Befehle für die Überwachung
der durch die Mobilgeräte
emittierten Funkleistungsfähigkeit,
Anrufsignalisierung, Anfragen und Befehle zum Zellenwechsel, zur
Halbduplex-Preemption, etc.).
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Die
aufwärts
und abwärts
gerichteten Verkehrskanäle
können
die Datenübertragungsblockstruktur aufweisen,
welche in der 4 entsprechend dem Modus 1 dargestellt
ist, oder diejenige, welche in der 5 entsprechend
dem Modus 2 dargestellt ist. Jeder Datenübertragungsblock des Verkehrskanals
weist eine Dauer auf, welche K.Q = 54 elementaren Zeitintervallen
(Q = 27) entspricht, und ist in drei Teile von 18 elementaren Intervallen
unterteilt. In jedem dieser drei Teile sind die acht ersten zusammengesetzten
Zeitintervalle durch den logischen Verkehrskanal belegt. Das neunte
zusammengesetzte Zeitintervall ist durch Überwachungskanäle belegt,
welche für
die beiden ersten Teile zugeordnet sind und nicht belegt sind für den dritten
Teil. Dieses nicht belegte Intervall, welches in den 4 und 5 schraffiert
dargestellt ist, bildet ein Abtastfenster, während dem das mobile Endgerät die Frequenz ändert, um
die physischen Überwachungskanäle der Basisstationen
von benachbarten Zellen zu beobachten, um falls notwendig einen
Zellenwechsel zu bewirken.
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Im
in 4 dargestellten Modus 1 umfasst jedes der acht
ersten zusammengesetzten Zeitintervalle jedes Drittels des Datenübertragungsblocks
ein ungerades elementares Intervall für die abwärts gerichtete Richtung und
ein gerades elementares Intervall für die aufwärts gerichtete Richtung, welche
in der Figur durch den Buchstaben T bezeichnet sind. Folglich kann
die Basisstation auf der gleichen abwärts gerichteten Trägerfrequenz
fTD einen logischen Verkehrskanal multiplexen,
welcher mit einem anderen mobilen Endgerät aufgebaut ist. Ferner erlaubt
der Modus 1, den Aufbau der Kommunikation im Zeitduplex aufzubauen,
wenn das mobile Endgerät
in der Lage ist, die Frequenz fTD der Frequenz
fTU und umgekehrt zu übergeben innerhalb des kurzen
Zeitablaufs, welcher zwei elementare Intervalle trennt.
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Im
in 5 dargestellten Modus 2 sind die zusammengesetzten
Zeitintervalle der auf den Verkehrskanälen übertragenen Datenübertragungsblöcke nicht
in zwei elementare Intervalle unterteilt. Das Signal, welches mit
dem gleichen Informationsdurchsatz übertragen wird, unterliegt
einer codierten Modulation mit einer Leistung von 1/K = 1/2, wie
dies in der Patentanmeldung EP-A-0 896 443 ausgeführt ist,
was dem Empfänger eine
bessere Empfindlichkeit verschafft. Mit diesem Funktionsmodus kann
der zuvor beschriebene Zeitduplex nicht verwendet werden. Im allgemeinen
Fall, in dem die mobilen Endgeräte
nicht dazu in der Lage sind, gleichzeitig um zwei unterschiedliche
Trägerfrequenzen
zu modulieren und zu demodulieren, auferlegt dieser Funktionsmodus
eine Kommunikationsdisziplin vom Halbduplex-Typ.
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Im
Abtastfenster eines Verkehrsdatenübertragungsblocks versucht
das mobile Endgerät
das im Zeitintervall F des Überwachungsdatenblocks
durch die Basisstation einer benachbarten Zelle ausgesendete Synchronisationsmuster
zu erfassen. Es demoduliert also das empfangene Signal entsprechend
der Frequenz fCD, welche in dieser benachbarten
Zelle verwendet wird. Wenn das Synchronisationsmuster erfasst ist,
verwendet das Endgerät
die gleiche Frequenz fCD im Abtastfenster
eines folgenden Datenübertragungsblocks
und versucht die Systeminformationen zu extrahieren, welche durch
die gleiche Basisstation in ihrem Intervall SO ausgesendet werden.
Wenn diese Informationen gut empfangen worden sind, ist das mobile
Endgerät
bereit, falls notwendig, die Zelle zu wechseln.
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Das
Abtastfenster weist eine Dauer d2 auf, welche
einem zusammengesetzten Zeitintervall entspricht, mit K = 2 elementaren
Intervallen. Um sicher zu sein, dass im Laufe eines Superdatenübertragungsblocks
diese Fenster die Zeitintervalle F und SO der abwärts gerichteten Überwachungsdaten Übertragungsblöcke der benachbarten
Zellen abdecken, ist es vernünftig,
dass die Periodizität
dieser Zeitfenster und diese der Zeitintervalle F und S0 auf dem
physischen Überwachungskanal,
welche als Zahl von zusammengesetzten Zeitintervallen ausgedrückt sind,
unter ihnen die ersten sind. Mit anderen Worten werden dann, wenn
die Periodizität der
Abtastfenster Q zusammengesetzte Intervalle beträgt und diejenige der Zeitintervalle
F und S0 M zusammengesetzte Intervalle beträgt, die Zahlen M und Q als
erste unter ihnen ausgewählt,
was in der beschriebenen Ausführungsform
der Fall ist, bei der M = 13 und Q = 27 sind. Das mobile Endgerät tastet
also die unterschiedlichen möglichen
Frequenzen fCD im Rhythmus von Superdatenübertragungsblöcken ab,
bis es das in einer benachbarten Zelle ausgesendete Synchronisationsmuster
erfasst.
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Ferner
ist es vernünftig,
die ganze Zahl Q in der Form q.M+p mit ganzzahligem q zu wählen, wenn
das Zeitintervall S0, welches p zusammengesetzte Intervalle nach
dem Zeitintervall F auf der Trägerfrequenz
fCD auftritt, mit p < M (p = 1 im Beispiel der 3).
Diese Bedingung ist im beschriebenen Beispiel erfüllt, bei
p = 1, q = 2, M = 13 und Q = 27. Aufgrund dieser Tatsache kann das
mobile Endgerät
dann, wenn es das durch eine Zelle in einem Abtastfenster ausgesendete
Synchronisationsmuster auffängt,
die durch diese gleiche Zelle ab dem nachfolgenden Abtastfenster
ausgesendeten Systeminformationen auffangen, was die Dauer des Erfassungsprozesses
minimiert.
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In
der 1 bezeichnet der Block 30 die Quelle
des in den Intervallen F ausgesendeten Synchronisationsmusters,
und der Block 31 die Quelle der in den Intervallen SO ausgesendeten
Systeminformationen. Der Block 32 stellt schematisch die
Schaltkreise dar, welche dazu dienen, die auf anderen gemeinsamen Überwachungskanälen ausgetauschten
Informationen zu verarbeiten, insbesondere Paging und zufälliger Zugang. Der
Block 33 stellt schematisch die Schaltkreise dar, welche
für Verarbeitungen
und Austausch von Informationen auf den dedizierten Überwachungskanälen S1-S11
vorgesehen sind, welche mit unterschiedlichen mobilen Endgeräten in der
Zelle aufgebaut sind. Ein Multiplexer 35 empfängt die
von den Blöcken 30 bis 33 gelieferten
Signale und baut die abwärts
gerichteten Datenübertragungsblöcke zusammen,
welche im oberen Teil der 3 dargestellt
sind, und zwar unter Überwachung
eines Moduls 36 zur Synchronisation und Verwaltung der
Datenübertragungsblöcke. Der
Ausgangsfluss des Multiplexers 35 wird einem Modulator 37 bereitgestellt, von
dem es zur Modulation um die Trägerfrequenz
fCD weitergeht, welche durch das Frequenzsynthesemodul 38 bereitgestellt
wird.
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Für den Empfang
auf dem Überwachungskanal
umfasst die Basisstation einen Demodulator 49, welcher
das empfangene Signal bezüglich
der durch das Modul 38 bereitgestellten Trägerfrequenz
fCU demoduliert, und welcher dem Demultiplexer 51 die
abwärts
gerichteten binären
Datenübertragungsblöcke liefert,
welche die im unteren Teil der 3 dargestellte
Struktur aufweisen. Unter der Überwachung
des Moduls 36 zur Synchronisation und Verwaltung der Datenübertragungsblöcke extrahiert
der Demultiplexer 51 die relevanten Informationen für die gemeinsamen Überwachungskanäle 32 und
die dedizierten Überwachungskanäle 33.
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Zusätzlich zum
physischen Überwachungskanal
kann die Basisstation eine bestimmte Anzahl von Verkehrskanälen mit
mobilen Endgeräten
aufbauen, welche in ihrer Reichweite liegen. Im vereinfacht dargestellten
Beispiel der 1 wird berücksichtigt, dass die Basisstation
eine einzelne Verkehrsfrequenz fTD in abwärts gerichteter
Richtung und eine einzelne Verkehrsfrequenz fTU in
aufwärts
gerichteter Richtung verwendet, wobei der Block 40 die
durch das Modul 36 überwachten
Schaltkreise bezeichnet, welche für die Verarbeitung und den
Austausch auf diesen Verkehrskanälen
und auf den zugewiesenen Überwachungskanälen dienen.
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Ein
Modulator 41 moduliert das durch den Block 40 erzeugte
digitale, die im oberen Teil der 4 oder 5 dargestellte
Struktur aufweisende Signal um die durch das Frequenzsynthesemodul 38 gelieferte
Trägerfrequenz
fTD. Ein Demodulator 50 empfängt vom
Synthesemodul 38 die Frequenz fTU des
aufwärts
gerichteten Verkehrskanals. Das resultierende digitale Signal, welches
die im unteren Teil der 4 oder 5 dargestellte
Struktur aufweist, ist an die Schaltkreise 40 zur Verarbeitung
des Verkehrskanals gerichtet.
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Wenn
ein Verkehrskanal zugeordnet worden ist, steuert/regelt das Modul 36 zur
Synchronisation und Verwaltung der Datenübertragungsblöcke den
Modulator 41 und den Demodulator 50, um nur dann,
wenn der Modus 2 erforderlich ist, die Codierung der Modulierung
und die Berücksichtigung
des entsprechenden Demodulierungsschemas zu aktivieren (5).
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Um
den Mehrfachzugang zu gewährleisten,
umfasst die Basisstation in der Praxis mehrere Modulatoren 41 und
mehrere Demodulatoren 50, welche auf unterschiedlichen
Verkehrsfrequenzen betrieben sind.
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Die
durch die Modulatoren 37 und 41 ausgelieferten
Funksignale werden durch den Summator 42 kombiniert. Das
hieraus resultierende Signal wird bei 43 in ein Analogsignal
umgewandelt, anschließend
bei 44 verstärkt,
bevor es über
die Antenne 45 der Basisstation ausgesendet wird. Ein Duplexer 46 extrahiert
das durch die Antenne 45 der Basisstation aufgefangene
Funksignal und stellt es einem Verstärker 47 bereit. Nach Digitalisierung 48 wird
das empfangene und verstärkte
Signal den Demodulatoren 49 und 50 bereitgestellt.
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Ein
mit der obigen Basisstation kommunizierendes mobiles Endgerät kann mit
dem Übersichtsschema der 2 übereinstimmen.
Die Antenne 55 ist mit einem Duplexer 56 verbunden,
um die ausgesendeten und empfangenen Signale zu trennen. Das empfangene
Signal wird bei 57 verstärkt, anschließend bei 58 digitalisiert,
bevor es an den Demodulator 59 gerichtet wird. Das mobile
Endgerät
umfasst ein Modul 60 zur Synchronisation und Verwaltung
der Datenübertragungsblöcke, welches
das Frequenzsynthesemodul 61 steuert/regelt, damit es dem
Demodulator 59 entweder die Frequenz fCD eines
physischen Überwachungskanals
oder die Frequenz fTD eines abwärts gerichteten,
dem Endgerät
zugewiesenen Verkehrskanals bereitstellt.
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Wenn
der Demodulator 59 auf der Frequenz fCD arbeitet,
werden die Datenübertragungsblöcke mit
digitalem Signal, welche die im oberen Teil der 3 dargestellte
Struktur aufweisen können,
an einen Demultiplexer 64 gerichtet, welcher durch das
Synchronisationsmodul 60 gesteuert/geregelt ist, um die
den unterschiedlichen logischen Kanälen unterstehenden Signale
auf die Blöcke 65, 66, 67, 68 zu
verteilen, welche Schaltkreise bezeichnen, die jeweils verwendet
werden zum Erfassen der Synchronisationsmuster auf dem logischen
Kanal F, zum Extrahieren der Systeminformationen vom logischen Kanal
S0, zum Verarbeiten der gemeinsamen Überwachungskanäle und zum
Verarbeiten des dedizierten Überwachungskanals
Si, welcher ggf. dem Endgerät
zugewiesen ist. Das Modul 60 zur Synchronisation und Verwaltung
der Datenübertragungsblöcke steuert/regelt
ebenfalls einen Multiplexer 70, welcher den Beitrag des
Endgeräts
zu aufwärts
gerichteten Datenübertragungsblöcken mit
der Frequenz fCU (unterer Teil der 3)
bildet.
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Wenn
ein Verkehrskanal zugewiesen ist, arbeitet der Demodulator 59 auf
der Frequenz fTD (außer in den Abtastfenstern)
und sein Ausgangssignal ist an die Schaltkreise 71 gerichtet,
welche den Verkehrskanal und die zugeordneten Überwachungskanäle verarbeitet
(Empfang der Kanäle
DT, DL der 4 und 5). Diese
Schaltkreise 71 liefern ferner den auf der Frequenz fTU zu übertragenden
Fluss aus, welcher in der 4 oder 5 dargestellt
ist (Verkehrskanal und zugeordnete Kanäle UL, UT).
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Der
Modulator 72 des mobilen Endgeräts, welcher durch das Modul 60 überwacht
wird, empfängt
entweder den vom Multiplexer 70 gelieferten Fluss und die
Frequenz fCU für die Aussendung auf dem physischen Überwachungskanal
oder den durch die Schaltkreise 71 gelieferten Fluss und
die Frequenz fTU für die Aussendung auf dem Verkehrskanal.
Das Ausgangsfunksignal vom Modulator 72 wird bei 73 in
ein analoges Signal umgewandelt und bei 74 verstärkt, bevor
es über
die Antenne 55 ausgesendet wird.
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Wenn
ein Verkehrskanal zugewiesen worden ist, steuert/regelt das Modul 60 zur
Synchronisation und Verwaltung der Datenübertragungsblöcke den
Modulator 72 und den Demodulator 59, um nur dann,
wenn der Modus 2 erforderlich ist, die Codierung der Modulierung
und die Berücksichtigung
des entsprechenden Demodulierungsschemas zu aktivieren (5).
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In
den Abtastfenstern zeigt das Modul 60 zur Synchronisation
und Verwaltung der Datenübertragungsblöcke des
Endgeräts
dem Frequenzsynthesemodul 61 die dem Demodulator 59 bereitzustellende
Frequenz fCD an, welche sich von der Frequenz
fCD der Anschlussbasisstation unterscheidet.
Es steuert/regelt ferner den Demultiplexer 64, damit das
demodulierte Signal an den Block 65 zur Erfassung des Synchronisationsmusters gerichtet
wird. Wenn das Synchronisationsmuster nicht erfasst wird, wiederholt
das Modul 60 den gleichen Prozess im Laufe des nächsten Abtastfensters,
bis dieselbe Frequenz fCD M-mal abgetastet
worden ist. Wenn das Synchronisationsmuster in einem Abtastfenster
erfasst worden ist (Daten A in der 2), lässt das
Modul 60 die gleiche Frequenz fCD im
Laufe des nächsten
Fensters festhalten, und es steuert/regelt den Demultiplexer 64,
damit das demodulierte Signal an den Block 66 zur Extraktion
der Systeminformationen gerichtet wird.
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In
der Darstellung der 6 wurde der Block 33 der 1 in
zwei Teile 33a und 33b geteilt. Nachfolgend versteht
man unter "Referenzkanal" einen für einen
gegebenen Index i durch die Menge der Zeitintervalle Si auf einer Überwachungsträgerfrequenz
fCD und/oder fCU gebildeten
Kanal. Es war bereits ersichtlich, dass die mittlere Periodizität dieser
Zeitintervalle Si in jeder Richtung T1 =
260 ms beträgt.
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Das
Bezugszeichen 33a bezeichnet ein Modul, welches für Verarbeitungen
und Austausch für
Informationen auf denjenigen der dedizierten Überwachungskanäle S1-S11
vorgesehen ist, welche Signalisierungskanäle für den Aufbau von dedizierten
Ressourcen (Verbindungen) bilden in Antwort auf die ausgetauschte
Signalisierung auf den gemeinsamen Überwachungskanälen. Ein
solcher Signalisierungskanal, der in einer Durchgangsphase der Verbindungsherstellung
verwendet wird, wird typischerweise durch einen Referenzkanal gebildet.
Das Modul 33a realisiert die durch die Protokolle zum Anrufaufbau
verlangten Operationen, welche im Netzwerk verwendet werden.
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Das
Bezugszeichen 33b bezeichnet ein Modul, welches für Verarbeitungen
und Austausch von Informationen auf dedizierten Überwachungskanälen vorgesehen
ist, welche dazu verwendet werden, Dienste zu unterstützen, welche
periodischen Austausch zwischen der Infrastruktur und mobilen Endgeräten implizieren. Ein
solcher Dienst verwendet die Gesamtheit oder nur einen Teil eines
Referenzkanals in Funktion der Periodizität des Austausches, der zwischen
der Infrastruktur und dem oder den betroffenen mobilen Endgeräten) erforderlich
ist.
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Mit
Tk sind die unterschiedlichen möglichen
Periodizitäten
für die
so unterstützten
Dienste bezeichnet (1 ≤ k ≤ N), mit TN > TN-1 > ... > T2 > T1 =
260 ms. Vorzugsweise werden diese Periodizitäten derart ausgewählt für 1 < k ≤ N, dass Tk = Qk . Tk-1, = Pk . T1 ist, mit ganzzahligem Qk und
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Um
die Periodizität
T
k (k ≤ 1)
innerhalb eines Referenzkanals Si zu realisieren, wird ein Zeitintervall
Si alle P
k (mit P
1 =
1) verwendet. Mit C(i) wird ein ganzzahliger logischer Kanal oder
ein logischer Kanal vom Rang 1 bezeichnet, welcher einem Referenzkanal
Si entspricht und mit C(i, q
2,..., q
k) ein logischer Kanal als Bruch vom Rang
k > 1, welcher aus
einem Zeitintervall Si alle P
k gebildet
wird, wobei i den Referenzkanal Si bezeichnet, und die ganzzahligen
q
n (1 < n ≤ k) derart
sind, dass 0 ≤ q
n < Q
n ist und dass die Zahl
die Position Modulo P
k der Zeitintervalle Si markiert, welche
dem Kanal in einem Multidatenübertragungsblock der
Dauer T
N zugewiesen ist, welche einem oder
mehreren Superdatenübertragungsblöcken entsprechen kann.
Jeder Kanal C(i, q
2,..., q
k)
vom Rang k < N
kann einerseits in Q
k+1 Kanäle als Bruch
vom Rang k+1 geteilt werden, nämlich
C(i, q
2,..., q
k,
q
k+1) für
0 ≤ q
k+1 < Q
k+1. Jede Periodizität T
k (1 ≤ k ≤ N) ist also
ein ganzzahliges Vielfaches oder ein Teiler der Periode der Superdatenübertragungsblöcke, was
es den in Verbindung stehenden Stationen erlaubt, die unechten Kanäle durch
Bezug auf die Synchronisation des Systems zu lokalisieren.
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Beispielsweise
kann das Netzwerk einen Lokalisierungsdienst für bestimmte mobile Endgeräte unterstützen mit
einer durch den am Sender einstellbaren Periodizität. Das mobile
Endgerät
kann beispielsweise einem Empfänger
zur Lokalisierung vom Typ GPS oder analog zugewiesen sein, welcher
eine Schätzung
seiner geografischen Position auf der Basis von aufgefangenen Signalen
bereitstellt, welche von einer Menge von Satelliten stammen. Indem
diese Schätzungen
periodisch zur Infrastruktur übermittelt
werden, kann eine Verfolgung des Trägers des mobilen Endgeräts realisiert
werden. Entsprechend den Bedürfnissen
des Anwenders kann die Aktualisierung der übertragenen Informationen mit
einer mehr oder weniger großen
Periodizität
vorkommen, beispielsweise wie in der Tabelle I gezeigt, bei der
der Multidatenübertragungsblock
zwei Superdatenübertragungsblöcken von
14,04 s entspricht.
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Wenn
eine relativ lange Periode Tk ausgewählt wird,
wird ein mobiles Endgerät
im Laufe der Kommunikation durch den Lokalisierungsdienst nur wenig
gestört.
Die Unterbrechung der Sprachübertragung
aufgrund des Übermittelns
der Lokalisierungsmitteilung in einem Zeitintervall Si auf der Frequenz
fCU beträgt
40 ms in jeder Periode Tk, was nicht wahrnehmbar
ist, wenn Tk die Größenordnung einer oder mehrerer
Zehntel Sekunden aufweist, vor allem, wenn man die Interpolationsfähigkeiten
der meisten der modernen Vocoder berücksichtigt. Man kann ggf. im
Anrufaufbauprotokoll vorsehen, dass die Periodizität Tk des Lokalisierungsdienstes erhöht wird,
während
der Abwicklung einer Telefonverbindung.
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Die 6 zeigt
noch zwei Module 77, 78, welche die Allokation
der dedizierten Ressourcen verwalten. Das Modul 77 verwaltet
auf klassische Art und Weise die Allokation der Verkehrsfrequenzen
fTD, fTU in Funktion von
Verfügbarkeiten
je nach Anfragen und Freigaben von Kanälen.
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Das
Modul 78 für
seinen Teil verwaltet die Allokation der Zeitintervalle Si auf den Überwachungsfrequenzen
fCD, fCU (ganzzahlige
Kanäle
und unechte Kanäle).
Wenn eine Anfrage zum Verbindungsaufbau empfangen oder an ein mobiles
Endgerät
durch das Modul 32 gesendet worden ist, wird ein dedizierter
Kanal vom Rang 1 zuerst für
die Verfolgung des Signalisierungsdiaglogs angefordert. Das Verwaltungsmodul 78 weist
diesen Kanal C(i) zu und zeigt diesen dem Modul 33a an,
damit es ihn verwendet, und dem Modul 32, damit es ihn
dem mobilen Endgerät
ankündigt.
Wenn die Anfrage sich auf einen Verkehrskanal bezieht, wird sie
durch das Modul 77 bearbeitet. Wenn nicht, wird sie zum
Modul 78 übertragen
mit der gewünschten
Periodizität
Tk, welche durch die Infrastruktur oder
durch das mobile Endgerät
spezifiziert worden ist im Rahmen des Anrufaufbauprotokolls. Nach
der Allokation eines logischen Kanals C(i, q2,...,
qk) vom Rang k durch das Modul 78 beendigt
sich der Aufbau der Verbindung durch Übermitteln eines Identifikators
dieses Kanals an das mobile Endgerät sowie an das Modul 33b,
damit er für
die erforderlichen Übertragungen
durch den betrachteten Dienst verwendet wird.
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Die 7 zeigt
ein Organigramm einer Prozedur zur Allokation von dedizierten Kanälen mit
variabler Periodizität,
welche das Modul 78 in Antwort auf eine Kanalanfrage vom
Rang k ≤ 1
anwenden kann.
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Diese
Prozedur verwendet für
jeden Rang n ≤ N
eine Liste Ln von freien Kanälen vom
Rang n, welche durch die Indices i, q1,...,
qn bezeichnet sind. Anfänglich enthält die Liste L1 alle
Indices i der Zeitintervalle Si, und jede Liste Ln mit
n > 1 ist leer. In
Antwort auf die Anfrage des Kanals vom Rang k ≥ 1 werden die Werte des Iterationsindex
n in absteigender Richtung durchlaufen, ausgehend von n = k (Initialisierung 80)
bis ein freier Kanal vom Rang n gefunden ist, danach werden die
Listen Ln bis Lk aktualisiert.
Bei jeder Iteration n wird überprüft, ob die
Liste Ln leer ist (Test 81). Wenn
Ln leer ist und wenn n = 1 ist (Test 82),
bricht die Allokationsprozedur vorzeitig ab aufgrund der Nichtverfügbarkeit
der angeforderten Ressource. Wenn Ln leer
ist und wenn n > 1
ist, wird der Index n im Schritt 83 verringert bevor zum
Test 81 für
die nachfolgende Iteration zurückgekehrt
wird. Wenn der Test 81 zeigt, dass die Liste Ln einen
oder mehrere freie logische Kanäle
vom Rang n enthält,
wird einer dieser Kanäle
C(i, q2,..., qn)
ausgewählt
und von der Liste Ln im Schritt 84 genommen,
anschließend
wird der Iterationsindex n mit dem Rang k des angefragten Kanals
verglichen (Test 85). Wenn n = k ist, wird die Prozedur
durch Allokation des logischen Kanals C(i, q2,...,
qk) im Schritt 86 beendet. Wenn
n < k ist, werden
alle Bruderkanäle
vom Rang n+1, welche man durch Subdivision des Kanals C(i, q2,..., qn) (nämlich C(i,
q2,..., qn, p) für 0 ≤ p < (Qn+1)
erhalten kann, in der Liste Ln+1 im Schritt 87 angeordnet,
danach wird der Index n im Schritt 88 erhöht, bevor
zum Test 81 für
die nachfolgende Iteration zurückgekehrt
wird.
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Die 8 zeigt
ein Organigramm einer Freigabeprozedur eines Kanals C(i, q2,..., qk) vom Rang
k ≥ 1, welcher
zuvor zugewiesen wurde. Diese Prozedur kann die Allokationsprozedur
der 7 komplettieren.
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In
Antwort auf die Anfrage zur Freigabe des Kanals C(i, q2,...,
qk) werden die Werte des Iterationsindex n
in absteigender Richtung durchlaufen ausgehend von n = k (Initialisierung 90),
bis n = 1 ist, um die Listen Lk bis L1 zu aktualisieren, sofern notwendig. Bei
jeder Iteration n wird der logische Kanal C(i, q2,...,
qn) in der Liste Ln im
Schritt 91 ersetzt, danach wird der Index n mit 1 verglichen
(Test 92). Wenn n > 1
ist, wird im Test 93 überprüft, ob die
Liste Ln alle logischen Bruderkanäle des eben
in dieser Liste Ln ersetzten Kanals enthält, nämlich alle
Kanäle
C(i, q2,..., qn-1,
p) für
0 ≤ p < Qn.
Wenn dem zugestimmt wird, werden im Schritt 94 alle diese Kanäle C(i,
q2,..., qn-1, p)
von der Liste Ln gelöscht, danach wird der Index
n im Schritt 95 verringert, bevor für die nächste Iteration zum Schritt 91 zurückgekehrt
wird. Die Prozedur zur Freigabe wird beendet, wenn der Test 92 zeigt,
dass n = 1 ist oder wenn der Test 92 zeigt, dass eine aktualisierte
Liste Ln nicht alle die Bruderkanäle des Kanals
enthalten, welcher in dieser Liste reintegriert worden ist.
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Entsprechend
der Reihenfolge, in der die zuvor zugewiesenen unechten Kanäle freigegeben
werden, kann man zu Situationen gelangen, in denen die Belegung
von einigen schlecht verteilten Kanälen von relativ hohem Rang
(mit langer Periodizität)
eine große
Anzahl von Kanälen
eines geringeren Rangs nicht verfügbar macht. Um dies zu vermeiden,
kann vorgesehen werden, dass nur ein Teil der Intervalle Si unechte
Kanäle bereitstellt
und einem Allokations- und Freigabealgorithmus der 7 und 8 unterworden
ist. Wenn notwendig, kann man ferner vorsehen, als Ausweg Übergaben
von Kanälen
(handover) auf der Überwachungsträgerfrequenz
zu haben, um die Listen Ln zu reorganisieren,
indem die Kanäle
von relativ hohem Rang in den gleichen Ästen des Belegungsbaums umgruppiert
werden, um Kanäle
von tieferem Rang freizugeben.
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Dieselbe
Prozedur kann verwendet werden, um mit Endgeräten oder vereinfachten Mitteilungsempfängern als
Bestimmungsort einen Mitteilungsdienst (paging) im verbundenen Modus
umzusetzen. Diese Mitteilungsendgeräte können spezifische Endgeräte sein,
deren hauptsächlichen
Merkmale die kleine Größe, der geringe
Verbrauch verbunden mit einem häufigen
Wachzustand, welcher den mittleren Verbrauch einschränkt dank
eines Ausschaltens der meisten der Schaltkreise mit Ausnahme eines
tieffrequenten Taktgebers, welcher das periodische Anschalten steuert/regelt,
und dank des Vorhandenseins einer am Gehäuse des Endgeräts integrierten
Antenne, deren Leistung im Allgemeinen mäßig ist, mit einer Leistung
im Allgemeinen unterhalb von 7 bis 8 dB bezogen auf die Leistung
von Antennen der mobilen Endgeräte.
Um eine Abdeckung anzubieten, welche nicht ähmlich zu derjenigen der anderen
mobilen Endgeräte
ist, verwendet das Funkkommunikationssystem eine spezifische Kanalcodierung
für die Übertragung
der an Mitteilungsendgeräte
gerichteten Daten. Diese Codierung mit starker Leistung, welche
also einen verringerten Datendurchsatz bietet, unterscheidet sich
von derjenigen, welche für
die anderen mobilen Endgeräte
verwendet wird. Ferner wird unter Berücksichtigung der geringen Größe der notwendigen
Durchsätze
in diesem Anwendungstyp, bei dem die Mitteilung im Allgemeinen eine
Alarmmitteilung von Personen in Notsituationen ist, von Natur aus
quasibinär,
eine geringe Periodizität
der für
diesen Dienst reservierten Zeitintervalle ausgewählt werden. Beispielsweise
enthält
jedes der Intervalle 40 Informationsbits, welche ausgehend
von 280 Bits erhalten werden, dank einer Codierung mit Leistung
1/7, welche die notwendige Codierungsleistung bereitstellt, um die
reduzierte Antennenleistung des Mitteilungsendgeräts zu kompensieren.
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Einer
der dedizierten unechten Kanäle
Clip, qp2,..., qpk)
kann für
diesen Mitteilungsdienst reserviert sein. Entsprechend den beabsichtigten
Alarmzeiten kann eine Periodizität
Tk ausgewählt werden, welche beispielsweise
von 2,34 bis 28,08 Sekunden geht (T3 bis
T6 der Tabelle I). Mit der zuvor beschriebenen
Art und Weise des Zuweisens der dedizierten Kanäle genügt es, den betreffenden unechten
Kanal in der Allokationsprozedur der 7 auszuschließen, damit
die normalen mobilen Endgeräte
nicht versuchen, die entsprechenden Zeitintervalle zu decodieren.
Hierfür
werden die Kanäle
Clip, qp2,..., qpn)
von den Listen Ln für 1 ≤ n ≤ k entfernt. Unter diesen Bedingungen
wird das Arbeiten der normalen mobilen Endgeräte durch das Vorhandensein
einer unterschiedlichen Kanalcodierung auf dem unechten Kanal Clip,
qp2,..., qpk) nicht
gestört.
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Es
genügt,
dem Paging-Dienst von Zeit zu Zeit eine spezielle Bitsequenz auf
einem reservierten Zeitintervall zu übertragen, damit die Mitteilungsendgeräte das Vorhandensein
dieses Kanals erkennen und sich für den nachträglichen
Empfang von Informationen synchronisieren.
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Die
zuvor beschriebenen Anwendungen von dedizierten unechten Kanälen sind
nicht einschränkend. Man
könnte
das erfindungsgemäße Verfahren
auch für
die Realisierung von professionellen Funkkommunikationssystemen
verwenden, bei denen bestimmte Endgeräte zur Fernbedienung oder zur
Fernmessung verwendet werden mit Periodizitäten zur Steuerung oder zur Übertragung
von unterschiedlichen Informationen, und zwar in Funktion der Umstände von
einem Endgerät
zum anderen oder für
ein gleiches Endgerät.