DE112007002549T5

DE112007002549T5 - Verfahren zum Übertragen von Daten in einem Kommunikationssystem, Verfahren zum Gruppieren und Zuordnen einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen, Vorrichtung zum Übertragen von Daten und Kommunikationseinrichtung

Info

Publication number: DE112007002549T5
Application number: DE112007002549T
Authority: DE
Inventors: Hyung-Nam Choi; Manfred Zimmermann; Michael Eckert; Michael Benkert
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2009-09-17
Also published as: WO2008052847A2; US7990927B2; CN101611653A; WO2008052847A3; CN101611653B; US20080101313A1

Abstract

Verfahren zum Erzeugen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem, aufweisend:
• Auswählen eines Hierarchieknotens aus einer Mehrzahl von Hierarchieknoten, wobei die Hierarchieknoten enthalten sind in einer hierarchischen Baumstruktur mit mindestens zwei Hierarchieebenen und mindestens einer unteren Ebene;
• wobei die Hierarchieknoten zu den mindestens zwei Hierarchieebenen zugeordnet sind, und jeder Hierarchieknoten zugeordnete Information aufweist über einen zugeordneten Benutzer, eine Benutzereinrichtung oder eine Kommunikationsverbindung;
• wobei die mindestens eine untere Ebene eine Mehrzahl von unteren Knoten aufweist, wobei jeder untere Knoten verknüpft ist mit mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen;
• Auswählen von mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Teilmenge von Zufalls-Zugriffssequenzen, wobei die Teilmenge aufweist die Zufalls-Zugriffssequenzen, welche verknüpft sind mit unteren Knoten, die enthalten sind in einer Teilbaumstruktur mit dem ausgewählten Hierarchieknoten als einem Teilbaum-Wurzelknoten; und
• Erzeugen der Nachricht unter Verwendung der mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einem Kommunikationssystem, Verfahren zum Gruppieren und Zuordnen einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen, eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten und eine Kommunikationseinrichtung.
In einem mobilen Kommunikationssystem, welches eine so genannte Aufgespalten-ALOHA-Zugriffsprozedur (Slotted ALOHA-Zugriffsprozedur) verwendet, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit von Kollisionen, wenn eine Mehrzahl von Kommunikationseinrichtungen versuchen, auf Funkressourcen zuzugreifen.
Aus diesen und anderen Gründen besteht ein Bedarf für die vorliegende Erfindung, wie im Folgenden näher beschrieben wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein physikalisches RACH/PRACH-Übertragungsverfahren;
2A zeigt ein Diagramm, in welchem die Grundprinzipien von Zeitaufteilungs-Mehrfachzugriff dargestellt ist;
2B zeigt ein Diagramm, in welchem das Grundprinzip von Frequenzaufteilungs-Mehrfachzugriff dargestellt ist;
2C zeigt ein Diagramm, in welchem das Grundprinzip von Codeaufteilungs-Mehrfachzugriff dargestellt ist;
3 zeigt eine Gruppierungstabelle, in welcher ein Gruppierungsbeispiel der Zufalls-Zugriffssequenzen dargestellt ist;
4 zeigt ein Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 zeigt eine Benutzereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 zeigt eine hierarchische Baumstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 zeigt eine Benutzereinrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Erzeugen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
9 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Erzeugen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
10 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Gruppieren und Zuordnen einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen in einem Mobilfunkkommunikationssystem darstellt;
11 zeigt ein Verwürfelungsdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
12 zeigt ein Zuordnungsdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Aus Gründen der Klarheit behalten zuvor bezeichnete Merkmale ihre Bezugszeichen in nachfolgenden Zeichnungen, soweit zweckmäßig.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Das Frequenzaufteilungs-Duplex (Frequency Division Duplex, FDD) eines universellen mobilen Telekommunikationssystems (Universal Mobile Telecommunications System, UMTS) gemäß Ausgabe 6 (Release 6) basiert auf dem Mehrfach-Zugriffsverfahren, bezeichnet als Breitband-Codeaufteilungs-Mehrfachzugriff (Wideband Code Multiple Division Access, W-CDMA). In W-CDMA ist ein Vielfachzugriffsverfahren spezifiziert für eine diskontinuierliche Übertragung von Nutzdaten und Signalisierungsdaten (beispielsweise eine Anfrage einer Benutzereinrichtung an das Netzwerk zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung) in dem Uplink (d. h. beispielsweise in der Übertragungsrichtung von der Benutzereinrichtung zu dem Netzwerk) mit begrenzter Übertragungskapazität.
Einige der wichtigen Eigenschaften des Zufalls-Zugriffsverfahrens sind wie folgt:

• Die tatsächliche Nachrichtenübertragung wird durchgeführt mittels des Transportkanals UMTS-Kanal-Zufalls-Zugriffskanal (UMTS Channel Random Access Channel, RACH), welcher in die physikalische Protokollschicht des UMTS Physikalischer-Kanal-Zufalls-Zugriffskanals (UMTS Physical Channel Random Access Channel, PRACH) multiplext. Die Nachricht wird dann zu der Basisstation übertragen (in UMTS auch bezeichnet als NodeB) mittels der Luftschnittstelle.
• Bis zu 16 RACH/PRACH-Paare können konfiguriert sein für jede Mobilfunkzelle. Die konfigurierten RACH/PRACH-Paare werden zu allen Benutzereinrichtungen (User Equipment, UEs), welche in der jeweiligen Mobilfunkzelle vorhanden sind, mittels des UMTS Rundsendekanals Rundsende-Kanal (Broadcast Channel, BCH) signalisiert. Die RACH/PRACH-Paare repräsentieren gemeinsam genutzte Ressourcen, d. h. die Nutzung dieser Ressourcen ist verfügbar für alle Benutzereinrichtungen, die in der jeweiligen Mobilfunkzelle vorhanden sind.
• Die physikalische RACH/PRACH-Übertragung wird gemäß dem so genannten Aufgespalten-ALOHA-Zugriffsverfahren durchgeführt. Gemäß diesem Verfahren wählt die Benutzereinrichtung einen Übertragungszeitpunkt aus den vordefinierten Übertragungszeitpunkten in einer zufälligen Weise aus. In diesem Fall können Übertragungskollisionen auftreten aufgrund von gleichzeitig übertragenden Benutzereinrichtungen, welche denselben RACH/RRACH und denselben Übertragungszeitpunkt gewählt haben.
• Bevor die tatsächliche Nachrichtenübertragung auf dem RACH/PRACH gestartet wird, überträgt die Benutzereinrichtung eine Präambel mit einer Länge von 4096 Chips unter Verwendung einer vordefinierten Anfangs-Übertragungsleistung zu der Basisstation. Die Übertragung der Präambel dient zum Beantragen von Ressourcen auf dem RACH/PRACH und dem optimalen Einstellen der Übertragungsleistung für die tatsächliche Nachrichtenübertragung auf dem RACH/PRACH. Eine zufällig ausgewählte Zufalls-Zugriffssequenz wird in der Präambel übertragen. In anderen Worten besteht die Präambel aus 256 Wiederholungen einer Hadamard-Code-Signatur mit einer Länge von 16 Chips. Insgesamt sind 16 Signaturen oder Zufalls-Zugriffssequenzen definiert für jedes RACH/PRACH-Paar, aus denen die Benutzereinrichtung eine in einer zufälligen Weise auswählt. Wenn die Basisstation die Präambel korrekt detektieren kann, so überträgt sie eine positive Bestätigung (ACK) auf dem zugehörigen Ermittlungs-Anzeige-Kanal (Acquisition Indicator Channel, AICH) zu der Benutzereinrichtung. Wenn die Basisstation die Präambel nicht korrekt detektieren kann, so überträgt sie nichts auf dem zugehörigen AICH an die Benutzereinrichtung. Wenn die Benutzereinrichtung keine Antwort auf dem AICH empfängt, so wird die Benutzereinrichtung, nachdem sie eine zufällige Wartezeit-Periode gewartet hat, erneut eine Präambel übertragen mit einer neuen, zufällig ausgewählten Signatur zu der Basisstation. In diesem Fall wird die Präambel mit einer leicht höheren Übertragungsleistung übertragen verglichen mit der vorangegangenen Übertragung der Präambel. Wenn die Benutzereinrichtung ein ACK empfängt, so überträgt die Benutzereinrichtung die Nachricht auf dem RACH/PRACH zu einem fest eingestellten Zeitpunkt. In diesem Fall ist die Übertragungsleistung für den PRACH eingestellt auf der Basis der Übertragungsleistung der erfolgreich übertragenen Präambel.
• Der UMTS-Standard Ausgabe 6 unterstützt eine Priorisierung des Zufalls-Zugriffs mittels der Definition von Zugriffsdiensteklassen (Access Service Classes, ASC). Maximal 8 ASCs mit definierter Priorität können für jedes RACH/PRACH-Paar konfiguriert werden, wobei ASC#0 die höchste Priorität und ASC#7 die niedrigste Priorität repräsentiert. Die verfügbaren Übertragungszeitpunkte und Präambel-Signaturen können für jede ASC spezifiziert werden, das heißt je höher die Priorität, desto größer kann die Anzahl der verfügbaren Übertragungszeitpunkte und der Präambel-Signaturen in der ASC konfiguriert werden.

Derzeit ist es ein Thema in dem Dritte-Generation-Partnerschaft-Projekt (Third Generation Partnership Project, 3GPP), UMTS weiter zu entwickeln zu einem Mobilfunksystem, das optimiert ist zur Paketdatenübertragung mittels Verbesserns der Systemkapazität und der Spektraleffizienz. Diese Arbeiten werden in dem 3GPP unter dem allgemeinen Namen ”Langfristige Evolution” (”Long Term Evolution”) (LTE) durchgeführt. Das Ziel derselben ist es, die maximalen Nettoübertragungsraten in der Zukunft wesentlich zu erhöhen auf bis zu 100 Mbps in Downlink-Übertragungsrichtung (das heißt beispielsweise in der Übertragungsrichtung von dem Netzwerk zu der Benutzereinrichtung) und 50 Mbps in Uplink-Übertragungsrichtung (das heißt beispielsweise in der Übertragungsrichtung von der Benutzereinrichtung zu dem Netzwerk). Um dies zu tun werden in dem Kontext von LTE neue Mehrfach-Zugriffsverfahren in Betracht gezogen. Der LTE-Downlink basiert auf Orthogonal-Frequenzaufteilungs-Mehrfachzugriff (Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) in Kombination mit Zeitaufteilungs-Mehrfachzugriff (Time Division Multiple Access, TDMA). Der LTE-Uplink basiert auf Einzelträger-Frequenzaufteilungs-Mehrfachzugriff (Single Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA) in Kombination mit Zeitaufteilungs-Mehrfachzugriff (Time Division Multiple Access, TDMA). Frequenzaufteilungs-Duplex (Frequency Division Duplex, FDD) und Zeitaufteilungs-Duplex (Time Division Duplex, TDD) werden als Funkübertragungstechnologien verwendet.
Ferner wird ein Zufalls-Zugriffsverfahren für den LTE-Uplink in Betracht gezogen, allerdings mit anderen Eigenschaften verglichen mit dem Zufalls-Zugriffsverfahren, welches definiert ist für UMTS basierend auf W-CDMA:

• Eine Präambel mit einer definierten Länge (beispielsweise 0,4 ms) wird auf dem physikalischen LTE-RACH-Kanal übertragen. Eine Zufalls-Zugriffssequenz wird in der Präambel übertragen.
• Die Präambel-Übertragung dient zur Synchronisation des Timings für die Uplink-Übertragung. In anderen Worten bestimmt die Basisstation den jeweiligen so genannten Timing-Vorlaufswert für eine Benutzereinrichtung auf der Basis der Signalausbreitungsverzögerung der Präambel und signalisiert diesen zu der Benutzereinrichtung in dem Downlink. Der Timing-Vorlaufswert ist zu verstehen als die Zeit, um die die Benutzereinrichtung ihre Daten früher übertragen soll, so dass die Daten in der Basisstation in synchronisierter Weise empfangen werden können.
• Ferner dient die Präambel-Übertragung einer impliziten Signalisierung von Information beispielsweise mit Bezug auf den Zugriffstyp (beispielsweise Anfrage zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung) oder mit Bezug auf die Qualität der aktuellen Kanalqualität. Die Menge der impliziten Signalisierungsinformation hängt direkt ab von der Anzahl der verfügbaren Zufalls-Zugriffssequenzen.

Mit Bezug auf das Gruppieren der Zufalls-Zugriffssequenzen existieren verschiedene Vorschläge, in denen die Zufalls-Zugriffssequenzen gruppiert werden gemäß der Art des Zufalls-Zugriffs und der gleichzeitig zu signalisierenden zusätzlichen Information. Die Vorschläge können prinzipiell durchgeführt werden, sie haben jedoch Nachteile, beispielsweise hinsichtlich der Erweiterbarkeit aufgrund der begrenzten Anzahl der verfügbaren Signaturen. Ferner ist es nicht ohne Probleme möglich, eine einfache Anzeige des Zufalls-Zugriffs zu signalisieren, beispielsweise die Priorität des Zufalls-Zugriffs oder eine definierte Benutzerpriorität, zu der Basisstation unter Verwendung der übertragenen Signatur.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine vorteilhafte Implementierung eines Zufalls-Zugriffsverfahrens bereit, welches in dem LTE-System verwendet werden kann, und welches zumindest einige der oben genannten Nachteile nicht aufweist.
Das RACH/PRACH-Übertragungsverfahren in dem UMTS FDD-Modus gemäß UMTS Ausgabe 6 (basierend auf W-CDMA) wird im Folgenden näher beschrieben.
Bis zu 16 RACH/PRACH-Paare können maximal in einer Mobilfunkzelle konfiguriert werden. Die Konfiguration dieser Zellen-spezifischen RACH/PRACH-Paare wird von der Basisstation zu allen Benutzereinrichtungen übertragen, die in der Mobilfunkzelle vorhanden sind, mittels Rundsendens auf dem UMTS-Transportkanal BCH. Im größeren Detail wird die Konfiguration der individuellen RACH/PRACH-Paare auf dem BCH übertragen in den Systeminformationsblöcken (System Information Blocks, SIB) SIB5 (welcher normalerweise relevant ist für Benutzereinrichtungen in dem Funkressourcensteuerung(Radio Resource Control, RRC)-Zustand ”Ruhezustand” (”Idle Mode”)) und SIB6 (welcher normalerweise relevant ist für Benutzereinrichtungen in dem Verbunden-Modus, das heißt für die Benutzereinrichtungen in den Funkressourcensteuerung(Radio Resource Control, RRC)-Zuständen ”CELL_PCH”, ”URA_PCH” oder ”CELL_FACH”) mittels des Informationselements (Information Element, IE) ”PRACH Systeminformationsliste” (”PRACH system information list”).
Die Konfiguration für jedes RACH/PRACH-Paar kann die folgenden Parameter aufweisen:

• PRACH-Info: In diesem Fall wird die Konfiguration der PRACHs mit Bezug auf die verfügbaren Signaturen, Zugriffsschlitze, Spreizfaktoren und der Präambel-Verwürfelungscodes signalisiert;
• Transportkanalidentität: Zeigt die Identität des PRACH-Transportkanals an, welcher auf den PRACH gemultiplext wird;
• RACH TFS: Zeigt den Satz von erlaubten Transportformaten und das Übertragungszeitintervall TTI für den konfigurierten RACH an;
• RACH TFCS: Zeigt den Satz von erlaubten Transportformatkombinationen für den konfigurierten RACH an;
• PRACH-Partitionierung: Signalisiert bis zu 8 Zugriffsdiensteklassen (Access Service Classes (ASCs)) basierend auf den Signaturen und Zugriffsschlitzen konfiguriert mittels des Parameters ”PRACH Info”. Eine Teilmenge der insgesamt verfügbaren Signaturen und Zugriffsschlitze kann in jeder ASC konfiguriert werden, so dass ein ASC einen Teil oder eine Partitionierung der PRACH-Ressourcen repräsentiert.
• Persistenz-Skalierfaktoren: Zeigt die Übertragungswahrscheinlichkeit an, mit der die Medium-Zugriffssteuerung (Medium Access Control(MAC))-Protokollschicht das RACH-Übertragungsverfahren steuert.
• AC-auf-ASC-Abbildungstabelle: Dieser Parameter wird verwendet zum Signalisieren des Abbildens der Zugriffsklassen (Access Classes (AC)) auf die Zugriffsdiensteklassen (Access Service Classes (ASCs)), welcher eine Benutzereinrichtung in dem RRC-Zustand ”Idle Modus” aktiviert zum Übertragen einer Anfangsnachricht in dem Uplink. Die Zugriffsklassen (AC) werden verwendet zum Steuern des Zutritts eines Mobilfunkbenutzers in eine Mobilfunkzelle des UMTS-Mobilfunknetzwerks.
• Primäre CPICH DL TX-Leistung: Die Leistung, welche verwendet wird zum Übertragen des primären gemeinsamen Pilotkanals (Primary Common Pilot Channel, PCPICH) in der Mobilfunkzelle in dem Downlink. Der Parameter wird verwendet zum Berechnen der Anfangs-Ausgangsleistung der PRACH-Präambel.
• Konstantwert: Konstantwert, der verwendet wird zum Berechnen der Anfangs-Ausgangsleistung der PRACH-Präambel.
• PRACH-Leistungs-Offset: Zeigt die Parameter für die PRACH-Präambel-Übertragung an, wie beispielsweise die Schrittgröße für das Übertragungsleistungs-Einstellen und die maximale Anzahl der Präambel-Wiederholungs-Übertragungen.
• RACH-Übertragungsparameter: Zeigt die Parameter zum Steuern der RACH-Übertragung in der MAC-Protokollschichtebene an.
• AICH Info: Zeigt die Parameter für den AICH an, welche mit dem jeweiligen PRACH verknüpft sind.

Im Prinzip können alle Benutzereinrichtungen innerhalb einer UMTS-Zelle die RACH/PRACHs zur Datenübertragung gemeinsam nutzen. Der Zugriff der Benutzereinrichtungen auf eine RACH/PRACH wird gesteuert gemäß dem Aufgeteilt-ALOHA-Verfahren gemäß dem jede Benutzereinrichtung ein geeignetes RACH/PRACH auswählt und überträgt es nur zu Beginn definierter Übertragungszeitintervalle, den so genannten Zugriffsschlitzen (Access Slots, AS). In diesem Fall hängt die Nutzung des zufällig ausgewählten RACH/PRACHs von den ASCs ab, welche spezifiziert sind mittels des Parameters ”PRACH Partitionierung”. Eine priorisierte RACH/PRACH-Nutzung wird gesteuert mittels der ASCs.
Das physikalische RACH/PRACH-Übertragungsverfahren ist in einem Diagramm 100 in 1 dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert:

• Vor dem Start der tatsächlichen Datenübertragung auf dem PRACH erzeugt und überträgt eine Benutzereinrichtung 102 eine Präambel 106 mit einer Länge von 4096 Chips zu einer Basisstation 104 (in UMTS auch bezeichnet als NodeB). Eine zufällig ausgewählte Signatur wird in der Präambel 106 übertragen. Wenn die Basisstation 104 in der Lage ist, die Präambel korrekt zu detektieren, so erzeugt und überträgt sie eine positive Bestätigung (auch bezeichnet als Bestätigung) (ACK) 108 auf dem Akquisitions-Anzeige-Kanal (Acquisition Indicator CHannel, AICH) zu der Benutzereinrichtung 102 innerhalb eines Zeitintervalls (Timing-Offset τ_p-a) 110. Wenn die Basisstation 104 nicht in der Lage ist, die Präambel 106 korrekt zu detektieren, so überträgt sie auf dem AICH nichts.
• Wenn die Benutzereinrichtung 102 keine Antwort auf dem AICH empfängt, überträgt die Benutzereinrichtung 102 erneut eine Präambel 112 mit einer neuen, zufällig ausgewählten Signatur zu der Basisstation 104 nach einem zufälligen Wartezeitintervall (Timing-Offset τ_p-p) 114. In diesem Fall wird die Präambel 112 übertragen unter Verwendung einer leicht höheren Übertragungsleistung als für die vorangegangene Präambel 106-Übertragung.
• Wenn die Benutzereinrichtung 102 die positive Bestätigung ACK 108 empfängt, so überträgt die Benutzereinrichtung 102 die Daten (beispielsweise unter Verwendung eines PRACH-Nachrichtenteils 118) auf dem PRACH (zum Beispiel des Zeitübertragungsintervalls TTI = 10 ms) zu einem festgelegten Zeitpunkt (Timing-Offset τ_p-m) 116. In diesem Fall wird die Übertragungsleistung für den PRACH eingestellt auf der Basis der Übertragungsleistung für die erfolgreich übertragene Präambel 112. Der PRACH-Nachrichtenteil 118 weist auf oder besteht aus einem Steuerteil 120 und einem Datenteil 122, auf die die Daten des RACH-Transportkanals gemultiplext werden.

Wie schon bemerkt unterstützt der UMTS-Standard Ausgabe 6 eine Priorisierung des Zufalls-Zugriffs mittels der Definition von Zugriffsdiensteklassen (ASCs). Maximal 8 ASCs mit einer definierten Priorität können für jedes RACH/PRACH-Paar konfiguriert werden, wobei ASC#0 die höchste Priorität repräsentiert und ASC#7 die niedrigste Priorität repräsentiert. Die verfügbaren PRACH-Übertragungszeitpunkte und die verfügbaren Präambel-Signaturen können für jede ASC spezifiziert sein, das heißt je höher die Priorität, desto höher kann die Anzahl der verfügbaren PRACH-Übertragungszeitpunkte und Präambel-Signaturen in der ASC konfiguriert werden. In dem Ruhemodus wählt die RRC-Protokollschicht in der Benutzereinrichtung die ASC auf der Basis der Zugriffsklassen (AC) aus. In dem Verbunden-Modus entscheidet die MAC-Protokollschicht in der Benutzereinrichtung über die ASC auf der Basis der Priorität des logischen Kanals, über den die Daten auf dem RACH-Transportkanal und dem PRACH-physikalischen Kanal zu dem UMTS-Mobilfunknetzwerk mittels der Luftschnittstelle übertragen werden. Beispielsweise kann ein hochpriorer Zufalls-Zugriff im Falle eines Notrufs derart realisiert werden, dass in diesem Fall dieser Zufalls-Zugriff abgebildet wird auf die ASC#0, in welcher die Anzahl der verfügbaren Signaturen und Zugriffs-Übertragungszeitpunkte maximal ist. Somit ist die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen minimal.
Ein Nachteil dieses herkömmlichen Ansatzes kann darin gesehen werden, dass die Basisstation die Priorität des Zufalls-Zugriffs nicht aus dem Empfang der Präambel oder der Signatur ermitteln kann. Dies wird nur möglich nach dem Empfangen der tatsächlichen Nachricht auf dem RACH/PRACH und nur auf einer höheren Protokollschichtebene.
Nun werden einige Grundlagen von verschiedenen Mehrfach-Zugriffsverfahren beschrieben:
Für das zukünftige UMTS-Kommunikationssystem wird ein kombiniertes OFDMA/TDMA-Verfahren als Mehrfach-Zugriffsverfahren für den Downlink verwendet und ein kombiniertes SC-FDMA/TDMA-Verfahren wird verwendet als Mehrfach-Zugriffsverfahren für den Uplink.
OFDMA/TDMA ist ein Mehr-Träger-Mehrfach-Zugriffsverfahren, bei dem ein Benutzer zur Datenübertragung versehen wird mit einer definierten Anzahl von Sub-Trägern in dem Frequenzspektrum und einem definierten Übertragungs-Zeitintervall in dem Zeitspektrum.
Für ein besseres Verständnis zeigen 2A, 2B und 2C die folgenden Grund-Mehrfach-Zugriffsverfahren:

• Zeitaufteilungs-Mehrfachzugriff (TDMA);
• Frequenzaufteilungs-Mehrfachzugriff (FDMA); und
• Codeaufteilungs-Mehrfachzugriff (CDMA).

In den 2A bis 2C bezeichnet F die Frequenzachse und t bezeichnet die Zeitachse:

• Wie in einem ersten Diagramm 200 in 2A dargestellt, wird bei Zeitaufteilungs-Mehrfachzugriff (TDMA) jedem Benutzer das gesamte Frequenzband zum Übertragen bereitgestellt, jedoch nur mit einem definierten Übertragungs-Zeitintervall (TTI) 202. Während jedem TTI 202 ist nur ein Sender aktiv.
• Wie in einem zweiten Diagramm 210 in 2B gezeigt, wird bei (Einzel-Träger) Frequenzaufteilungs-Mehrfachzugriff((SC)-FDMA) jedem Nutzer zum Übertragen die gesamte Zeit bereitgestellt, jedoch nur mit einer definierten Frequenz-Bandbreite. In jedem dieser Frequenzbänder 212 ist es nur einem Sender erlaubt, aktiv zu sein.
• Wie in einem dritten Diagramm 220 in 2C dargestellt, ist bei Codeaufteilungs-Mehrfachzugriff (CDMA) jedem Benutzer zum Übertragen die gesamte Zeit bereitgestellt und das gesamte Frequenzband. Um eine gegenseitige Interferenz der Signale von unterschiedlichen Sendern zu verhindern, wird jedem Benutzer ein Binärcode-Muster 222 zugeordnet, welche unabhängig voneinander sind und mit deren Hilfe das Nutzsignal benutzerspezifisch codiert oder gespreizt wird.
• Orthogonal-Frequenzaufteilungs-Mehrfachzugriff (OFDMA) ist eine besondere Ausgestaltung des FDMA und repräsentiert ein Multi-Träger-Verfahren, bei dem die Signalbandbreite B aufgeteilt wird in M orthogonale Teilbänder, in anderen Worten, in M Teilbänder, welche zueinander orthogonal sind. Somit gibt es nicht nur einen Einzel-Frequenz-Träger mit einer großen Bandbreite, sondern M Frequenz-Träger mit einer Bandbreite Δf = B/M. In OFDMA wird der zu übertragende Datenstrom aufgeteilt auf eine Vielzahl von Teilträgern und wird parallel übertragen unter Verwendung einer entsprechend reduzierten Datenrate. In OFDMA kann einem Benutzer zum Übertragen die gesamte Zeit und eine definierte Anzahl von Teil-Trägern bereitgestellt werden.

Ein Vorschlag zum Gruppieren der Zufalls-Zugriffssequenzen für den LTE RACH wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf eine Gruppierungstabelle 300, die in 3 gezeigt ist.
Die Gruppierungstabelle 300 weist drei Spalten 302, 304, 306 auf, wobei eine erste Spalte 302 den Typ des Zufalls-Zugriffs anzeigt, eine zweite Spalte 304 zeigt die jeweilige Kanalqualität an, und eine dritte Spalte 306 zeigt den jeweiligen Zufalls-Zugriffssequenz-Identifikator an.
Ohne Einschränkung wird ein Fall mit 32 verfügbaren Zufalls-Zugriffssequenzen angenommen. Vier unterschiedliche Typen von Zufalls-Zugriffen werden betrachtet und, wie in 3 gezeigt, abhängig von dem Typ des Zufalls-Zugriffs und abhängig von der zu signalisierenden Kanalqualität wird eine unterschiedliche Anzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen zugeordnet, wobei die Zufalls-Zugriffssequenzen identifiziert werden mittels eindeutiger Zufalls-Zugriffssequenz-Identifikatoren (in dem Folgenden auch bezeichnet als Sequenz-IDs). Beispielsweise wird in dem Fall einer Präambel-Übertragung unter Verwendung der Sequenz-ID = 8 zu der Basisstation signalisiert, dass sie sich bezieht auf Zufalls-Zugriffstyp ”1” 302 (beispielsweise eine Anforderung zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung). Die aktuelle Kanalqualität in der Mobilfunkzelle 304 (beispielsweise die Kanalqualität = ”Mittel”) wird der Basisstation signalisiert. Die Basisstation kann diese Information berücksichtigen mit Bezug auf die Allokation der Mobilfunkressourcen für das Aufbauen der Kommunikationsverbindung.
Dieses Verfahren weist jedoch, obwohl es im Prinzip implementierbar ist, die folgenden Nachteile auf:

• Das Verfahren ist nur in einer begrenzten Weise erweiterbar aufgrund der begrenzten Anzahl der verfügbaren Zufalls-Zugriffssequenzen, das heißt je höher die Anzahl der definierten Zufalls-Zugriffstypen ist, desto geringer ist die Anzahl von verfügbaren Zufalls-Zugriffssequenzen für jeden einzelnen Zufalls-Zugriffstyp. Somit erhöht sich die Kollisionswahrscheinlichkeit für jeden Zufalls-Zugriffstyp.
• Hochpriore Zufalls-Zugriffe wie beispielsweise Notrufe können implementiert werden derart, dass ein spezifischer Zufalls-Zugriffstyp mit einer definierten Anzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen konfiguriert ist für solch einen hochprioren Zufalls-Zugriff. Jedoch hat dies den Nachteil, dass diese Zufalls-Zugriffssequenzen dann nicht bereitgestellt werden können zum ”normalen” Einsatz und können somit möglicherweise nur sehr selten verwendet werden. Ferner können aufgrund der begrenzten Anzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen nur eine begrenzte Anzahl von Zufalls-Zugriffsequenzen für solch einen hohen Zufalls-Zugriff reserviert werden wie beispielsweise Notrufen, so dass die Kollisionswahrscheinlichkeit erhöht wird in Notfällen und somit die Übertragung eines Notrufs unter bestimmten Umständen unmöglich werden kann.
• Es ist nicht einfach möglich, eine einfache Anzeige des Zufalls-Zugriffs zu der Basisstation zu signalisieren unter Verwendung der übertragenen Zufalls-Zugriffssequenz, beispielsweise die Priorität des Zufalls-Zugriffs oder eine definierte Benutzerpriorität.

4 zeigt ein Kommunikationssystem 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind das Kommunikationssystem 400 und seine Komponenten eingerichtet gemäß einem Mobilfunk-Kommunikationssystem beispielsweise gemäß einem UMTS-Standard, beispielsweise gemäß einem ”Langfristige Evolution”(”Long Term Evolution”)-UMTS-Standard. Jedoch kann in alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung jedes beliebige Kommunikationssystem verwendet werden, beispielsweise jedes beliebige Kommunikationssystem, welches Zufalls-Zugriffssequenzen verwendet beispielsweise für einen Aufbau einer Kommunikationsverbindung, beispielsweise zur Uplink-Datenübertragung, das heißt für eine Datenübertragung von einer Benutzereinrichtung zu dem Kommunikationsnetzwerk.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Kommunikationssystem 400 eine Mehrzahl von Mobilfunkzellen auf und eine oder eine Mehrzahl von Basisstationen (in dem Folgenden auch bezeichnet als NodeB) 402, wodurch jede Basisstation eine oder eine Mehrzahl von Mobilfunkzellen unterstützt. Ferner weist, wie in 4 gezeigt, das Kommunikationssystem 400 eine Mehrzahl von Benutzereinrichtungen (User Equipments, UEs) 404 auf, welche mit mindestens einer Basisstation 402 verbunden sind. Ferner weist das Kommunikationssystem 400 ein Kernnetzwerk 406 auf, welches eine Verbindung beispielsweise zu anderen Basisstationen 408 anderer Mobilfunkzellen bereitstellt, und mittels dieser, mit einer oder mehr anderen Benutzereinrichtungen 410.
In dem Kontext dieser Beschreibung kann eine Benutzereinrichtung verstanden werden als jede beliebige Art eines elektronischen Geräts, das in der Lage ist zum Kommunizieren auf die oben und im Folgenden beschriebenen Weise. Beispielsweise kann eine Benutzereinrichtung verstanden werden als jede beliebige Art eines Kommunikationsgeräts wie beispielsweise ein Drahtlos-Telefon, ein Mobilfunkendgerät, ein persönlicher digitaler Assistent, ein Laptop, ein Notebook, ein Personal Computer, ein Drahtlos-Lokales-Netzwerk-Gerät, etc. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Benutzereinrichtungen UMTS-Benutzereinrichtungen.
5 zeigt eine Benutzereinrichtung 404 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in größerem Detail.
Die Benutzereinrichtung 404 weist einen Baumstruktur-Speicher 502 auf. Eine hierarchische Baumstruktur wird in dem Baumstruktur-Speicher 502 gespeichert.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind, wie in einer hierarchischen Baumstruktur 600 in 6 gezeigt, vordefinierte Zufalls-Zugriffssequenzen, beispielsweise definiert für einen Zufalls-Zugriffskanal, beispielsweise definiert für den UMTS-Zufalls-Zugriffskanal (RACH), beispielsweise definiert für den Langfristige Evolution (Long Term Evolution) UMTS-Zufalls-Zugriffskanal (LTE-RACH), gruppiert in der Form eines auf dem Kopf stehenden hierarchischen Baums.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die hierarchische Baumstruktur 600 mindestens zwei Hierarchieebenen auf, beispielsweise mindestens drei Hierarchieebenen, und mindestens eine untere Ebene. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die hierarchische Baumstruktur 600 so viele Hierarchieebenen auf wie in der spezifischen Anwendung gewünscht. Ferner können mehr als eine untere Ebene in einem alternaiven Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die hierarchische Baumstruktur 600 genau eine untere Ebene 602 auf, eine erste Hierarchieebene 604, angeordnet über der unteren Ebene 602, eine zweite Hierarchieebene 606, angeordnet über der ersten Hierarchieebene 604, und eine dritte Hierarchieebene 608, angeordnet über der zweiten Hierarchieebene 606.
Die untere Ebene 602 weist eine Mehrzahl von Blattknoten 610 auf. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die untere Ebene 602 32 Blattknoten 610 auf, obwohl in einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung jede beliebige andere Anzahl von Blattknoten 610 vorgesehen sein kann in der unteren Ebene 602 der hierarchischen Baumstruktur 600. Mindestens eine, in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung genau eine Zufalls-Zugriffssequenz S0, S1, S2, S3, ..., S31 (in anderen Worten, Si, i = 0, ..., R, wobei R beispielsweise 31 ist) wird zugeordnet zu jedem Blattknoten 610. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind 32 Zufalls-Zugriffssequenzen S0, S1, S2, S3, ..., S31 in der unteren Ebene 602 der hierarchischen Baumstruktur 600 vorgesehen.
Ferner weist die hierarchische Baumstruktur 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung neun erste Hierarchieknoten K21, K22, ..., K25, K26, K29 (in anderen Worten, K2j, j = 1, ..., M, wobei M beispielsweise 9 ist) in der ersten Hierarchieebene 604 auf. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder der ersten Hierarchieknoten K21, K22, K25, K26, ..., K29 verbunden mit mindestens einem, beispielsweise genau einem Blattknoten 610 mittels einer jeweiligen Kante der hierarchischen Baumstruktur 600. Wie im Folgenden näher erläutert wird, wird eine vorbestimmte spezifische Information jedem der ersten Hierarchieknoten K21, K22, ..., K25, K26, ..., K29 zugeordnet, in anderen Worten, eine vorbestimmte spezifische Information wird gespeichert in jedem der ersten Hierarchieknoten K21, K22, ..., K25, K26, K29. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann eine beliebige Anzahl von ersten Hierarchieknoten K21, K22, ..., K25, K26, ..., K29 in der ersten Hierarchieebene 604 vorgesehen sein.
Ferner weist die hierarchische Baumstruktur 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zweite Hierarchieknoten K11, K12 (in anderen Worten K1f, f = 1, ..., P, wobei P beispielsweise 2 ist) in der zweiten Hierarchieebene 606 auf. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder der zweiten Hierarchieknoten K11, K12 verbunden mit mindestens einem, beispielsweise genau einem der ersten Hierarchieknoten K21, K22 ... K25, K26, ..., K29 mittels einer jeweiligen zweiten Kante der hierarchischen Baumstruktur 600. Wie im Folgenden näher erläutert wird, wird eine andere vorbestimmte spezifische Information zugeordnet einem jedem der zweiten Hierarchieknoten K11, K12, in anderen Worten, eine vorbestimmte spezifische Information wird in jedem der zweiten Hierarchieknoten K11, K12 gespeichert. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann eine beliebige Anzahl von zweiten Hierarchieknoten K11, K12 in der zweiten Hierarchieebene 606 vorgesehen sein.
Ferner weist die hierarchische Baumstruktur 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung einen dritten Hierarchieknoten K0 in der dritten Hierarchieebene 608 auf, wobei der dritte Hierarchieknoten K0 als ein Wurzel-Hierarchieknoten dient. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der dritte Hierarchieknoten K0 verbunden mit mindestens einem, beispielsweise genau einem der zweiten Hierarchieknoten K11, K12, mittels einer jeweiligen dritten Kante der hierarchischen Baumstruktur 600. Wie im Folgenden näher erläutert wird, ist eine andere vorbestimmte spezifische Information dem dritten Hierarchieknoten K0 zugeordnet, in anderen Worten, eine vorbestimmte spezifische Information wird in dem dritten Hierarchieknoten K0 gespeichert. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann eine beliebige Anzahl von dritten Hierarchieknoten K0 in der dritten Hierarchieebene 608 vorgesehen sein.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein nicht-binärer hierarchischer Baum vorgesehen mit einer Baumtiefe M, in anderen Worten, M bezeichnet den maximalen Abstand zwischen dem höchsten Knoten (beispielsweise dem Wurzelknoten, beispielsweise dem dritten Hierarchieknoten K0) der Hierarchieebenen (beispielsweise der dritten Hierarchieebene 608) und dem untersten Knoten (beispielsweise dem untersten Blattknoten 610 der unteren Ebene 602). Ein nicht-binärer hierarchischer Baum kann verstanden werden als ein Baum, bei dem mindestens ein weiterer Knoten und T weitere Knoten maximal (T größer als 1) von jedem Knoten entspringen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die hierarchische Baumstruktur 600 bereitgestellt werden als ein binärer hierarchischer Baum, wobei mindestens ein zusätzlicher Knoten und zwei zusätzliche Knoten maximal von jedem Knoten entspringen können. Jede Baumtiefe der Mehrzahl von Baumtiefen besteht aus einer Anzahl von Knoten. Bezug nehmend zurück auf 6 sind die Knoten als Kreise dargestellt, von denen Verzweigungen ausgehen können. Die Verbindung zwischen zwei Knoten sind die Kanten des hierarchischen Baums. Der höchste Knoten wird im Allgemeinen bezeichnet als die Wurzel oder die Quelle des hierarchischen Baums. Die untersten Knoten (beispielsweise diejenigen Knoten, von welchen keine weiteren Verzweigungen entspringen) werden im Allgemeinen bezeichnet als die Blätter des hierarchischen Baums. Somit weist die hierarchische Baumstruktur 600 beispielsweise eine Baumtiefe von 3 auf und besteht aus 32 Blattknoten 610.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die hierarchische Baumstruktur 600 die folgenden Eigenschaften auf:

• Eine vorbestimmte Information wird in jedem Knoten der Mehrzahl von Knoten gespeichert, wobei die Zufalls-Zugriffssequenzen dem Blattknoten zugeordnet sind (in anderen Worten, jeder der Blattknoten repräsentiert eine Zufalls-Zugriffssequenz). Die vorbestimmte Information kann Information sein über einen zugeordneten Benutzer, eine Benutzereinrichtung oder eine Kommunikationsverbindung, etc. Ferner kann jede andere gewünschte Information als die vorbestimmte Information vorgesehen sein.
• Jeder Knoten, der nicht ein Blattknoten ist, weist einen Teilbaum auf mit einer definierten Anzahl von verfügbaren Blattknoten und somit einer definierten Anzahl von verfügbaren Zufalls-Zugriffssequenzen.
• Jede Tiefe der Bäume (auch bezeichnet als Baumtiefe) repräsentiert eine definierte Priorität des Zufalls-Zugriffs, wobei die Baumtiefe 0 die höchste Priorität aufweist und wobei die Baumtiefe N die niedrigste Priorität aufweist. Somit haben alle Knoten derselben Baumtiefe (in anderen Worten derselben Hierarchieebene) dieselbe Priorität.

Obwohl die hierarchische Baumstruktur 600, welche in 6 gezeigt ist, Kanten zwischen Knoten von direkt benachbarten Hierarchieebenen aufweist, kann in einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung die hierarchische Baumstruktur Verbindungen aufweisen, welche Knoten von Hierarchieebenen miteinander verbinden, welche weiter voneinander entfernt angeordnet sind. Beispielsweise kann ein zweiter Hierarchieknoten K11, K12 direkt verbunden sein mit einem oder einer Mehrzahl von Blattknoten 610, wenn gewünscht, mittels beispielsweise nur einer Kante.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Lösung für die Realisierung des Zufalls-Zugriffsverfahrens bereitgestellt für beispielsweise ein LTE-Kommunikationssystem.
Nunmehr zurück Bezug nehmend auf 5 weist die Benutzereinrichtung 404 ferner eine Auswählvorrichtung 504 auf, welche einen Hierarchieknoten aus der Mehrzahl von Hierarchieknoten der hierarchischen Baumstruktur 600 auswählt. Ferner ist eine zweite Auswählvorrichtung 506 vorgesehen, welche mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Teilmenge von Zufalls-Zugriffssequenzen auswählt, wobei die Teilmenge die Zufalls-Zugriffssequenzen enthält, welche unteren Knoten zugeordnet sind, die enthalten sind in einer Teilbaumstruktur der hierarchischen Baumstruktur 600 mit dem ausgewählten Hierarchieknoten als einen Teilbaum-Wurzelknoten.
Weiterhin weist die Benutzereinrichtung 404 einen Nachrichtengenerator 508 auf, welcher eine oder eine Mehrzahl von Nachrichten erzeugt unter Verwendung der mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erzeugt der Nachrichtengenerator 508 eine oder eine Mehrzahl von Präambel-Nachrichten, welcher oder welche die mindestens eine ausgewählte Zufalls-Zugriffssequenz aufweist, wie im Folgenden näher erläutert wird. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erzeugt der Nachrichtengenerator 508 eine oder eine Mehrzahl von RACH-Präambel-Nachrichten, welche die mindestens eine ausgewählte Zufalls-Zugriffssequenz aufweist.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung können die erste Auswählvorrichtung 504, die zweite Auswählvorrichtung 506 und der Nachrichtengenerator 508 bereitgestellt werden als separate Hardwareeinheiten. Jedoch können in einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung die erste Auswählvorrichtung 504, die zweite Auswählvorrichtung 506 und der Nachrichtengenerator 508 implementiert sein mittels einer gemeinsamen Einheit, beispielsweise mittels eines gemeinsamen programmierbaren Prozessors, beispielsweise mittels eines programmierbaren Mikroprozessors. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung können die erste Auswählvorrichtung 504, die zweite Auswählvorrichtung 506 und der Nachrichtengenerator 508 bereitgestellt werden als jeweilige Computerprogramme, welche die gewünschten Funktionen und Prozesse implementieren.
Weiterhin weist die Benutzereinrichtung 404 einen Sender/Empfänger 510 auf, welcher die erzeugte Nachricht sendet unter Verwendung der mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz, wie im Folgenden näher erläutert wird, und welche Nachrichten empfängt, beispielsweise die oben beschriebene ACK, von einer Basisstation 402. Ferner überträgt/empfängt der Sender/Empfänger 510 Nutzerdaten, wie ebenfalls im Folgenden näher erläutert wird.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Baumstruktur-Speicher 502, die erste Auswählvorrichtung 504, die zweite Auswählvorrichtung 506, der Nachrichtengenerator 508 und der Sender/Empfänger 510 miteinander verbunden, beispielsweise mittels einer Benutzereinrichtungs-internen Kommunikationseinrichtung 512, beispielsweise mittels eines Benutzereinrichtungs-internen Busses.
7 zeigt eine Benutzereinrichtung 404 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung in größerem Detail.
Die Benutzereinrichtung 404 gemäß dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel weist alle Komponenten der Benutzereinrichtung 404 gemäß dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel auf. Deshalb werden diese Komponenten nicht erneut beschrieben.
Ferner weist die Benutzereinrichtung 404 gemäß dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel einen Verwürfelungscode-Speicher 702 auf, in welchem eine Mehrzahl von Verwürfelungscodes 704 gespeichert ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung können Kommunikationssystemweite-Verwürfelungscodes 704 definiert werden, welche verwendet werden zum Verwürfeln der zu übertragenden ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz. In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Verwürfelungscodes 704 in einer Mobilfunkzellen-spezifischen Weise definiert sein. Die Anzahl von Verwürfelungscodes 704 kann gewählt werden abhängig von der Anzahl von definierten Prioritätsebenen (welche entsprechen können der Anzahl von Hierarchieebenen 604, 606, 608 in der hierarchischen Baumstruktur 600). In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist maximal ein Verwürfelungscode konfiguriert pro Baumtiefe, in anderen Worten pro Hierarchieebene 604, 606, 608. Die Gesamtzahl m von den Verwürfelungscodes 704 ist kleiner als die Tiefe der hierarchischen Baumstruktur 600. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Anzahl von verfügbaren Zufalls-Zugriffssequenzen erhöht mit jedem Verwürfelungscode, der für eine Baumtiefe definiert ist. In größerem Detail ist die Anzahl von verfügbaren Zufalls-Zugriffssequenzen erhöht mittels der Menge von Zufalls-Zugriffssequenzen, die in den Teilbäumen der jeweiligen Baumtiefe 604, 606, 608 enthalten sind. Ein Empfänger in der Basisstation 402 kann die Priorität des Zufalls-Zugriffs, der mit dem jeweiligen Verwürfelungscode verknüpft ist, ableiten unter Verwendung des Erkennens des Verwürfelungscodes in der empfangenen Zufalls-Zugriffssequenz. Die zu verwendenden Verwürfelungscodes und ihre Bedeutung wird der Benutzereinrichtung 404 mittels des Netzwerks kommuniziert, beispielsweise mittels der jeweiligen Basisstation 402, beispielsweise mit der Systeminformation, beispielsweise in den Systeminformationsblöcken.
Um die Empfangswahrscheinlichkeit von Zufalls-Zugriffssequenzen mit hoher Priorität zu erhöhen, kann es vorteilhaft sein, die erlaubte Anfangs-Übertragungsleistung für die Zufalls-Zugriffssequenzen gemäß ihrer Priorität schrittweise zu arrangieren. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Zufalls-Zugriffssequenzen der Baumtiefe 0 das Zufalls-Zugriffsverfahren starten mit einer höheren Übertragungsleistung als die Zufalls-Zugriffssequenzen der Baumtiefe 1, usw.
Wie im Folgenden näher erläutert wird, ist in einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung die Anzahl der zu verwendenden Verwürfelungscodes 704 definiert unabhängig von der hierarchischen Baumstruktur 600 der oben beschriebenen Zufalls-Zugriffssequenzen. Somit ist es möglich, eine beliebige Anzahl (1, ..., R) von Verwürfelungscodes 704 und ihrer entsprechenden Bedeutung zu definieren. Die Zuordnung von Verwürfelungscodes 704 zu ihrer Bedeutung wird einer Benutzereinrichtung mittels des Netzwerks, beispielsweise in der Systeminformation, beispielsweise in den Systeminformationsblöcken, kommuniziert.
Einige Vorteile von Ausführungsbeispielen der Erfindung sind wie folgt:

• Der Satz verfügbarer Zufalls-Zugriffssequenzen kann erweitert werden, so dass die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen somit reduziert werden kann.
• Es wird ein priorisierter Zufalls-Zugriff ermöglicht.
• Die Basisstation kann direkt die Priorität des Zufalls-Zugriffs von dem Empfang der Präambel und Zufalls-Zugriffssequenzen ableiten.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Zufalls-Zugriffssequenzen, welche beispielsweise definiert sind für einen Zufalls-Zugriffskanal, beispielsweise für den UMTS RACH, beispielsweise für den LTE-UMTS RACH, gruppiert in einer hierarchischen Baumstruktur, beispielsweise in einer nicht-binären hierarchischen Baumstruktur mit einer Baumtiefe N. Eine spezifische Information wird in jedem Knoten der hierarchischen Baumstruktur gespeichert, wobei die Blattknoten die Zufalls-Zugriffssequenzen repräsentieren. Jede Baumtiefe der hierarchischen Baumstruktur repräsentiert eine definierte Priorität des Zufalls-Zugriffs, wobei die Baumtiefe 0 die höchste Priorität repräsentiert und wobei die Baumtiefe N die niedrigste Priorität repräsentiert.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eine Anzahl von Verwürfelungscodes definiert zum Signalisieren der Priorität des Zufalls-Zugriffs, wobei die Verwürfelungscodes verwendet werden zum Verwürfeln der zu übertragenden Zufalls-Zugriffssequenz, beispielsweise in der Präambel-Nachricht. Die Anzahl von Verwürfelungscodes kann ausgewählt werden, beispielsweise abhängig von der Anzahl von definierten Prioritätsebenen oder abhängig von der Anzahl von definierten Bedeutungen.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm 800, welches ein Verfahren zum Erzeugen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
In 802 wird mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz ausgewählt aus einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen, welche beispielsweise in dem Baumstruktur-Speicher 502 gespeichert sein können.
In 804 wird die ausgewählte mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz verwürfelt unter Verwendung eines Verwürfelungscodes.
Ferner wird in 806 die Nachricht erzeugt unter Verwendung der mindestens einen verwürfelten ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm 900, welches ein Verfahren zum Erzeugen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
In 902 wird ein Hierarchieknoten ausgewählt aus einer Mehrzahl von Hierarchieknoten, wobei die Hierarchieknoten enthalten sind in einer hierarchischen Baumstruktur enthaltend mindestens zwei Hierarchieebenen und mindestens eine untere Ebene. Die Hierarchieknoten sind den mindestens zwei Hierarchieebenen zugeordnet, und jeder Hierarchieknoten weist diesem zugeordnete Information über einen zugeordneten Benutzer auf, eine Benutzereinrichtung oder eine Kommunikationsverbindung. Die mindestens eine untere Ebene weist eine Mehrzahl von unteren Knoten auf, wobei jeder untere Knoten verknüpft ist mit mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen.
In 904 wird mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz ausgewählt aus einer Teilmenge von Zufalls-Zugriffssequenzen, wobei die Teilmenge die Zufalls-Zugriffssequenzen aufweist, welche verknüpft sind mit unteren Knoten, die in einer Teilbaum-Struktur enthalten sind mit dem ausgewählten Hierarchieknoten als einem Teilbaum-Wurzelknoten.
In 906 wird die Nachricht erzeugt unter Verwendung der mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Nachricht eine Präambel-Nachricht sein, beispielsweise eine RACH-Präambel-Nachricht, und der allgemeine Nachrichtenfluss zum Aufbauen einer Kommunikationsverbindung kann durchgeführt werden in einer ähnlichen Weise wie sie beschrieben worden ist unter Bezugnahme auf 1 mit dem Unterschied, dass entweder die hierarchische Baumstruktur verwendet wird zum Speichern und Auswählen der Zufalls-Zugriffssequenzen, welche verwendet werden für die Präambel-Nachrichten, und/oder verwendet wird zum Verwürfeln einer ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz unter Verwendung eines oder einer Mehrzahl von Verwürfelungscodes und die verwürfelte Zufalls-Zugriffssequenz verwendet wird für die Präambel-Nachricht.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm 1000, welches ein Verfahren zum Gruppieren und Zuordnen einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen in einem Mobilfunk-Kommunikationssystem darstellt.
In 1002 wird eine hierarchische Baumstruktur aufweisend mindestens zwei Hierarchieebenen und mindestens eine untere Ebene gebildet derart, dass jede Hierarchieebene mindestens eine Prioritätsebene eines zugeordneten Benutzers, einer Benutzereinrichtung oder einer Kommunikationsverbindung repräsentiert, und jede Hierarchieebene aufweist mindestens einen Hierarchieknoten, wobei jeder Hierarchieknoten zugeordnete Information über einen zugeordneten Benutzer, eine Benutzereinrichtung oder eine Kommunikationsverbindung aufweist, und die mindestens eine untere Ebene aufweist eine Mehrzahl von unteren Knoten, wobei jeder untere Knoten verknüpft ist mit mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen.
In 1004 wird eine Mehrzahl von Verwürfelungscodes den Hierarchieebenen der hierarchischen Baumstruktur zugeordnet, wobei gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Verwürfelungscode jeder Hierarchieebene der Mehrzahl von Hierarchieebenen der hierarchischen Baumstruktur zugeordnet wird.
Ohne Einschränkung der Allgemeingültigkeit und Anwendbarkeit der Ausführungsbeispiele der Erfindung wird in den folgenden spezifischen Ausführungsbeispielen der Erfindung ein LTE-UMTS-Kommunikationssystem angenommen. Ferner wird angenommen, dass eine Benutzereinrichtung Zugriff auf einen LTE-RACH bekommen möchte, wobei in einer Mobilfunkzelle insgesamt 32 Zufalls-Zugriffssequenzen S0, S1, S2, S3, ..., S31 konfiguriert sind. Eine oder eine Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen S0, S1, S2, S3, ..., S31 sollen übertragen werden von der Benutzereinrichtung 404 zu der Basisstation 402, beispielsweise in einer Präambel-Nachricht (z. B. 106, 112). Vordefinierte Übertragungszeitpunkte (auch bezeichnet als Zugriffsschlitze) sind konfiguriert auf der Basis SC-FDMA/TDMA-Mehrfachzugriffs-Verfahren, beispielsweise für eine Uplink-Verbindung, beispielsweise für eine Datenübertragung von der Benutzereinrichtung 404 zu der Basisstation 402. Die spezifische Konfiguration dieser Zellen-spezifischen Zufalls-Zugriffssequenzen S0, S1, S2, S3, ..., S31 und die Übertragungszeitpunkte werden von der Basisstation 402 zu allen Benutzereinrichtungen übertragen, die in der jeweiligen Mobilfunkzelle vorhanden sind, mittels Rundsende-Übertragung, beispielsweise unter Verwendung eines Rundsende-Kanals, beispielsweise dem UMTS BCH.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird Bezug genommen auf die hierarchische Baumstruktur 600 in 6 mit einer Baumtiefe 3 für die Gruppierung der 32 Zufalls-Zugriffssequenzen S0, S1, S2, S3, ..., S31.
Diejenigen Knoten, die keine Blattknoten 610 sind, beispielsweise die Hierarchieknoten, weisen die folgende Information auf:

• Baumtiefe 0:
• Knoten K0 = ”Notrufe”
• Baumtiefe 1:
• Knoten K11 = ”Hohe Priorität-Benutzer”
• Knoten K12 = ”Niedrige Priorität-Benutzer”
• Baumtiefe 2:
• Knoten K21 = ”Zugriffstyp = 1, Kanalqualität = Gut”
• Knoten K22 = ”Zugriffstyp = 1, Kanalqualität = Mittel”
• ...
• Knoten K25 = ”Zugriffstyp = 3, Kanalqualität = Schlecht”
• Knoten K26 = ”Zugriffstyp = 1, Kanalqualität = Gut”
• ...
• Knoten K29 = ”Zugriffstyp = 2, Kanalqualität = Schlecht”

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Zufalls-Zugriffsmöglichkeiten für einen Nutzer wie folgt:

• Wenn ein Benutzer vorhat, einen Notruf zu übertragen, so ist für ihn die vollständige hierarchische Baumstruktur verfügbar, das heißt der Benutzer kann zufällig jede beliebige Zufalls-Zugriffssequenz von dem gesamten Satz von Zufalls-Zugriffssequenzen auswählen und kann diese eine zu jedem beliebigen Übertragungszeitpunkt übertragen.
• In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind insgesamt die Zufalls-Zugriffssequenzen S0, S1, S2, ..., S22 für einen ”Hohe Priorität-Benutzer” verfügbar (was basiert auf der Subskription des Benutzers mit dem Mobilfunk-Netzwerkbetreiber), beispielsweise ein ”Geschäftskunde”, aufgrund der folgenden Verbindungen in der hierarchischen Baumstruktur 600:
• Die Blattknoten 610, denen die Zufalls-Zugriffssequenzen S0, S1, S2, S3 zugeordnet sind, sind verbunden mit dem ersten Hierarchieknoten K21 (welcher repräsentiert ”Zugriffstyp = 1, Kanalqualität = Gut”), welcher seinerseits verbunden ist mit dem zweiten Hierarchieknoten K11 (welcher einen ”Hohe Priorität-Benutzer” repräsentiert).
• Die Blattknoten 610, denen die Zufalls-Zugriffssequenzen S4, S5, S6 zugeordnet sind, sind verbunden mit dem ersten Hierarchieknoten K22 (welcher repräsentiert ”Zugriffstyp = 1, Kanalqualität = Mittel”), welcher seinerseits verbunden ist mit dem zweiten Hierarchieknoten K11 (welcher repräsentiert einen ”Hohe Priorität-Benutzer”).
• ...
• Die Blattknoten 610, denen die Zufalls-Zugriffssequenzen S21, S22 zugeordnet sind, sind verbunden mit dem ersten Hierarchieknoten K25 (welcher repräsentiert ”Zugriffstyp = 3, Kanalqualität = Schlecht”), welcher seinerseits verbunden ist mit dem zweiten Hierarchieknoten K11 (welcher repräsentiert einen ”Hohe Priorität-Benutzer”).
• Alle anderen Blattknoten, denen die Zufalls-Zugriffssequenzen S23, S24, ..., S31 nicht zugeordnet sind, sind nicht verbunden mit dem zweiten Hierarchieknoten K11, sondern mit dem zweiten Hierarchieknoten K12 (welcher repräsentiert einen ”Niedrige Priorität-Benutzer”).
• Der ”Hohe Priorität-Benutzer” wählt eine Zufalls-Zugriffssequenz aus der Mehrzahl von verfügbaren Zufalls-Zugriffssequenzen aus abhängig von dem Zugriffstyp und der aktuellen Kanalqualität und überträgt diese zu der Basisstation zu jedem beliebigen Übertragungszeitpunkt.
• In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind insgesamt die Zufalls-Zugriffssequenzen S23, S24, S25, ..., S31 verfügbar für einen ”Niedrige Priorität-Benutzer” (was basiert auf der Subskription des Benutzers mit dem Mobilfunk-Netzwerkbetreiber), beispielsweise ein ”Vorauszahlungs-Kunde”, aufgrund der folgenden Verbindungen in der hierarchischen Baumstruktur 600:
• Die Blattknoten 610, denen die Zufalls-Zugriffssequenzen S23, S24, S25, S26 zugeordnet sind, sind verbunden mit dem ersten Hierarchieknoten K26 (welcher repräsentiert ”Zugriffstyp = 1, Kanalqualität = Gut”), welcher seinerseits verbunden ist mit dem zweiten Hierarchieknoten K12 (welcher repräsentiert einen ”Niedrige Priorität-Benutzer”).
• ...
• Die Blattknoten 610, denen die Zufalls-Zugriffssequenzen S29, S30, S31 zugeordnet sind, sind verbunden mit dem ersten Hierarchieknoten K29 (welcher repräsentiert "Zugriffstyp = 2, Kanalqualität = Schlecht”), welcher seinerseits verbunden ist mit dem zweiten Hierarchieknoten K12 (welcher repräsentiert einen ”Niedrige Priorität-Benutzer”).
• Alle anderen Blattknoten, denen die Zufalls-Zugriffssequenzen S0, S1, ..., S22 nicht zugeordnet sind, sind nicht verbunden mit dem zweiten Hierarchieknoten K12, sondern mit dem zweiten Hierarchieknoten K11 (welcher repräsentiert einen ”Hohe Priorität-Benutzer”).
• Der ”Niedrige Priorität-Benutzer” wählt eine Zufalls-Zugriffssequenz aus der Mehrzahl von verfügbaren Zufalls-Zugriffssequenzen aus abhängig von dem Zugriffstyp und der aktuellen Kanalqualität und überträgt diese zu der Basisstation zu jedem beliebigen Übertragungszeitpunkt.

Gemäß dem gerade beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Basisstation nicht in der Lage, die Priorität des Zufalls-Zugriffs von der empfangenen Präambel-Nachricht, welche die ausgewählte Zufalls-Zugriffssequenz enthält, abzuleiten, das heißt die Basisstation ist beispielsweise nicht in der Lage zu ermitteln, ob die Präambel-Nachricht verwendet wird für einen Notruf oder für ”normalen” Zufalls-Zugriff. Deshalb besteht in diesem Ausführungsbeispiel ein Risiko einer Kollision des Zufalls-Zugriffs, wenn zwei Benutzer dieselbe Zufalls-Zugriffssequenz ausgewählt haben und ihre jeweilige Präambel-Nachricht zu demselben Zeitpunkt übertragen haben, beispielsweise in demselben Zugriffsschlitz, ein Benutzer zum Übertragen eines Notrufs und der andere Benutzer beispielsweise zum Übertragen einer Anforderung für einen Aufbau einer Kommunikationsverbindung.
Somit wird gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung angenommen, dass ein Kommunikationssystems-weiter Verwürfelungscode definiert ist in dem LTE-UMTS- Kommunikationssystem, der nur verwendet wird in dem spezifischen Fall eines Notrufs. Dies bedeutet, dass ein erster Verwürfelungscode SC0 zugeordnet sein kann einem dritten Hierarchieknoten K0. In dem Anwendungsfall ist die gesamte hierarchische Baumstruktur und somit sind alle verknüpften Zufalls-Zugriffssequenzen für den Benutzer verfügbar, das heißt der Benutzer kann zufällig jede beliebige Zufalls-Zugriffssequenz aus dem gesamten Satz von Zufalls-Zugriffssequenzen auswählen.
11 zeigt ein Beispiel einer ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz 1102 in einem Verwürfelungsdiagramm 1100. Die ausgewählte Zufalls-Zugriffssequenz 1102 wird verwürfelt unter Verwendung des ersten Verwürfelungscodes SC0 1104, der verknüpft ist mit dem dritten Hierarchieknoten K0, womit eine verwürfelte Zufalls-Zugriffssequenz 1106 erzeugt wird, welche dann übertragen wird von der Benutzereinrichtung zu der Basisstation beispielsweise in der Präambel-Nachricht.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Präambel-Nachricht für einen Notruf mit einer erhöhten Anfangs-Übertragungsleistung übertragen, um zusätzlich die Detektionswahrscheinlichkeit zu erhöhen. Basierend auf der Detektion des ersten Verwürfelungscodes SC0 1104 in der empfangenen verwürfelten Zufalls-Zugriffssequenz 1106 in der empfangenen Präambel-Nachricht kann der Empfänger in der Basisstation 402 die Priorität ”Notrufe” des Zufalls-Zugriffs ableiten, der verknüpft ist mit dem ersten Verwürfelungscode SC0 1104. Ferner gibt es in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung kein Risiko einer Kollision mit einem ”normalen” Zufalls-Zugriff, selbst wenn in beiden Fällen dieselbe Zufalls-Zugriffssequenz 1102 ausgewählt worden ist, da die verwürfelte Zufalls-Zugriffssequenz 1106 und die ”normale” Zufalls-Zugriffssequenz 1102, welche nicht verwürfelt worden ist, einander nicht stören aufgrund des verwendeten ersten Verwürfelungscodes SC0 1104.
Unabhängig von der hierarchischen Baumstruktur 600, die in 6 gezeigt ist, wird gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine definierte Anzahl von verfügbaren Verwürfelungscodes angenommen, im Folgenden bezeichnet als SC1, SC2, ..., SCn. Jeder Verwürfelungscode SC1, SC2, ..., SCn ist verknüpft mit einer Bedeutung und die Zuordnung der Verwürfelungscodes SC1, SC2, ..., SCn zu ihren Bedeutungen wird mit einer Benutzereinrichtung kommuniziert mittels des Netzwerks, beispielsweise mittels Systeminformation, beispielsweise mittels Systeminformationsblöcken.
12 zeigt ein Zuordnungsdiagramm 1200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Zuordnungsdiagramm 1200 zeigt die Zuordnung der Verwürfelungscodes SC1, SC2, ..., SCn zu den Zufalls-Zugriffssequenzen S1, S2, S3, ..., Sn. Die Zuordnungsregel ist gegeben in einer Matrixform und sie wird repräsentiert beispielsweise mittels eines Kreises 1202, welcher Verwürfelungscode zugeordnet ist zu welcher Zufalls-Zugriffssequenz (in 12 ist beispielsweise der Verwürfelungscode SC1 zugeordnet zu der Zufalls-Zugriffssequenz S3). Nun wird der Fall angenommen, in dem die Bedeutung ”Notrufe” dem Verwürfelungscode SC1 zugeordnet ist. Wenn der Benutzer einen ”normalen” Zugriff durchführen will und die Zufalls-Zugriffssequenz S3 ausgewählt hat, um dieses zu tun, so wird die Zufalls-Zugriffssequenz S3 zu der Basisstation 402 beispielsweise in einer Präambel-Nachricht übertragen, ohne dass sie verwürfelt wird. Jedoch wird in dem Fall eines Notrufs die Zufalls-Zugriffssequenz S3 verwürfelt unter Verwendung des Verwürfelungscodes SC1, der hierfür vorgesehen ist, und die verwürfelte Zufalls-Zugriffssequenz wird zu der Basisstation 402 beispielsweise in einer Präambel-Nachricht übertragen.
Die vorangegangene Beschreibung wurde dargestellt zum Zwecke der Erläuterung und Beschreibung. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung einschränken auf die offenbarten genauen Ausgestaltungen, und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen möglich im Lichte der offenbarten Lehre. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden gewählt, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung am besten zu erläutern, um somit andere Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie geeignet sind zur besonderen gewünschten Verwendung, am besten zu nutzen. Der Bereich der Erfindung soll definiert sein durch die hier angefügten Ansprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verfahren zum Gruppieren und Zuordnen einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen bereitgestellt, aufweisend Zuordnen einer jeden Zufalls-Zugriffssequenz zu einer oder einer Mehrzahl von Benutzereinrichtungen, zu einer Mehrzahl von Benutzern, Typ von Benutzern oder Typen von Kommunikationsverbindung.

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem, aufweisend: • Auswählen eines Hierarchieknotens aus einer Mehrzahl von Hierarchieknoten, wobei die Hierarchieknoten enthalten sind in einer hierarchischen Baumstruktur mit mindestens zwei Hierarchieebenen und mindestens einer unteren Ebene; • wobei die Hierarchieknoten zu den mindestens zwei Hierarchieebenen zugeordnet sind, und jeder Hierarchieknoten zugeordnete Information aufweist über einen zugeordneten Benutzer, eine Benutzereinrichtung oder eine Kommunikationsverbindung; • wobei die mindestens eine untere Ebene eine Mehrzahl von unteren Knoten aufweist, wobei jeder untere Knoten verknüpft ist mit mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen; • Auswählen von mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Teilmenge von Zufalls-Zugriffssequenzen, wobei die Teilmenge aufweist die Zufalls-Zugriffssequenzen, welche verknüpft sind mit unteren Knoten, die enthalten sind in einer Teilbaumstruktur mit dem ausgewählten Hierarchieknoten als einem Teilbaum-Wurzelknoten; und • Erzeugen der Nachricht unter Verwendung der mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: • Auswählen eines Verwürfelungscodes aus einer Mehrzahl von Verwürfelungscodes, wobei die Verwürfelungscodes den Hierarchieknoten der hierarchischen Baumstruktur zugeordnet sind; • Verwürfeln der ausgewählten mindestens einen Zufalls-Zugriffssequenz unter Verwendung des ausgewählten Verwürfelungscodes; und • Erzeugen der Nachricht unter Verwendung der verwürfelten mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: • Auswählen eines Verwürfelungscodes aus einer Mehrzahl von Verwürfelungscodes, wobei die Verwürfelungscodes zugeordnet sind zu den Hierarchieebenen der hierarchischen Baumstruktur; • Verwürfeln der ausgewählten mindestens einen Zufalls-Zugriffssequenz unter Verwendung des ausgewählten Verwürfelungscodes; und • Erzeugen der Nachricht unter Verwendung der verwürfelten mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Verwürfelungscode zugeordnet wird zu jeder Hierarchieebene der Mehrzahl von Hierarchieebenen der hierarchischen Baumstruktur.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: Auswählen der mindestens einen Zufalls-Zugriffssequenz eines physikalischen Kanals.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: Auswählen der mindestens einen Zufalls-Zugriffssequenz eines physikalischen Kanals eines definierten Transportkanal/physikalischer Kanal-Paars.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: Auswählen der mindestens einen Zufalls-Zugriffssequenz aus einem definierten physikalischer Zufalls-Zugriffskanal/Zufalls-Zugriffskanal-Paar.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz ausgewählt wird gemäß einem Frequenzaufteilungs-Mehrfach-Zugriffsverfahren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz ausgewählt wird gemäß einem Einzel-Träger-Frequenzaufteilungs-Mehrfach-Zugriffsverfahren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz ausgewählt wird gemäß einem Aufgeteilt-ALOHA-Zugriffsverfahren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, verwendet in einem Funk-Kommunikationssystem.
Verfahren gemäß Anspruch 11, verwendet in einem Mobilfunk-Kommunikationssystem.
Verfahren gemäß Anspruch 12, verwendet in einem 3G-Mobilfunk-Kommunikationssystem.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner aufweisend: Übertragen der Nachricht zu einer Kommunikationseinrichtung.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die Nachricht übertragen wird zu der Kommunikationseinrichtung mittels einer Luftschnittstelle.
Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die Kommunikationseinrichtung eine Kommunikations-Netzwerkeinheit ist.
Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die Kommunikationseinrichtung eine Mobilfunk-Basisstation ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Nachricht eine Präambel-Nachricht ist.
Verfahren zum Zuordnen einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen, ausweisend Zuordnen einer jeden Zufalls-Zugriffssequenz zu einer oder einer Mehrzahl von Benutzereinrichtungen, zu einer Mehrzahl von Benutzern, Typ von Benutzern oder Typ von Kommunikationsverbindungen.
Verfahren zum Zuordnen einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen in einem Mobilfunk-Kommunikationssystem, aufweisend: • Bilden einer hierarchischen Baumstruktur aufweisend mindestens zwei Hierarchieebenen und mindestens eine untere Ebene; • wobei jede Hierarchieebene mindestens eine Prioritätsebene eines zugeordneten Benutzers, einer Benutzereinrichtung und einer Kommunikationsverbindung repräsentiert; • wobei jede Hierarchieebene aufweist mindestens einen Hierarchieknoten, wobei jeder Hierarchieknoten aufweist zugeordnete Information über einen zugeordneten Benutzer, eine Benutzereinrichtung oder eine Kommunikationsverbindung; • wobei die mindestens eine untere Ebene aufweist eine Mehrzahl von unteren Knoten, wobei jeder untere Knoten verknüpft ist mit mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen.
Verfahren gemäß Anspruch 20, ferner aufweisend: Zuordnen einer Mehrzahl von Verwürfelungscodes zu den Hierarchieknoten der hierarchischen Baumstruktur.
Verfahren gemäß Anspruch 20, ferner aufweisend: Zuordnen einer Mehrzahl von Verwürfelungscodes zu den Hierarchieebenen der hierarchischen Baumstruktur.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei ein Verwürfelungscode zugeordnet wird zu jeder Hierarchieebene der Mehrzahl von Hierarchieebenen in der hierarchischen Baumstruktur.
Verfahren zum Auswählen einer Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen, aufweisend: • Auswählen eines Hierarchieknotens aus einer Mehrzahl von Hierarchieknoten, wobei die Hierarchieknoten enthalten sind in einer hierarchischen Baumstruktur aufweisend mindestens zwei Hierarchieebenen und mindestens eine untere Ebene; • wobei die Hierarchieknoten zugeordnet sind zu mindestens zwei Hierarchieebenen und jeder Hierarchieknoten zugeordnete Information aufweist über einen zugeordneten Benutzer, eine Benutzereinrichtung oder eine Kommunikationsverbindung; • wobei die mindestens eine untere Ebene aufweist eine Mehrzahl von unteren Knoten, wobei jeder untere Knoten verknüpft ist mit mindestens einer Zufalls- Zugriffssequenz einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen; • Auswählen von mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Teilmenge von Zufalls-Zugriffssequenzen, wobei die Teilmenge aufweist die Zufalls-Zugriffssequenzen, welche verknüpft sind mit unteren Knoten, die enthalten sind in einer Teilbaumstruktur mit dem ausgewählten Hierarchieknoten als einen Teilbaum-Wurzelknoten.
Vorrichtung zum Übertragen von Daten in einem Kommunikationssystem, aufweisend: einen Baumstruktur-Speicher, der eine hierarchische Baumstruktur speichert, wobei die hierarchische Baumstruktur aufweist • mindestens zwei Hierarchieebenen und mindestens eine untere Ebene; • eine Mehrzahl von Hierarchieknoten, die zugeordnet sind zu mindestens zwei Hierarchieebenen und jeder Hierarchieknoten aufweist zugeordnete Information über einen zugeordneten Benutzer, eine Benutzereinrichtung oder eine Kommunikationsverbindung; • wobei die mindestens eine untere Ebene aufweist eine Mehrzahl von unteren Knoten, wobei jeder untere Knoten verknüpft ist mit mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen; eine erste Auswählvorrichtung, die einen Hierarchieknoten aus einer Mehrzahl von Hierarchieknoten auswählt; eine zweite Auswählvorrichtung, die mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Teilmenge von Zufalls-Zugriffssequenzen auswählt, wobei die Teilmenge enthält die Zufalls-Zugriffssequenz, welche verknüpft ist mit unteren Knoten, die enthalten sind in einer Teilbaumstruktur mit dem ausgewählten Hierarchieknoten als einem Teilbaum-Wurzelknoten; einen Nachrichtengenerator, der eine Nachricht erzeugt unter Verwendung der mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz; und einen Sender, der die Nachricht sendet.
Kommunikationseinrichtung, aufweisend: einen Baumstruktur-Speicher, der eine hierarchische Baumstruktur speichert, wobei die hierarchische Baumstruktur aufweist • mindestens zwei Hierarchieebenen und mindestens eine untere Ebene; • eine Mehrzahl von Hierarchieknoten, die zugeordnet sind zu mindestens zwei Hierarchieebenen und jeder Hierarchieknoten aufweist zugeordnete Information über einen zugeordneten Benutzer, eine Benutzereinrichtung oder eine Kommunikationsverbindung; • wobei die mindestens eine untere Ebene aufweist eine Mehrzahl von unteren Knoten, wobei jeder untere Knoten verknüpft ist mit mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen; eine erste Auswählvorrichtung, die einen Hierarchieknoten aus einer Mehrzahl von Hierarchieknoten auswählt; eine zweite Auswählvorrichtung, die mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Teilmenge von Zufalls-Zugriffssequenzen auswählt, wobei die Teilmenge enthält die Zufalls-Zugriffssequenzen, welche verknüpft sind mit unteren Knoten, die enthalten sind in einer Teilbaumstruktur mit dem ausgewählten Hierarchieknoten als einem Teilbaum-Wurzelknoten; einen Nachrichtengenerator, der eine Nachricht erzeugt unter Verwendung der mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz; und einen Sender, der die Nachricht sendet.
Vorrichtung zum Gruppieren und Zuordnen einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen in einem Mobilfunk-Kommunikationssystem, aufweisend: • Mittel zum Bilden einer hierarchischen Baumstruktur aufweisend mindestens zwei Hierarchieebenen und mindestens eine untere Ebene; • wobei jede Hierarchieebene repräsentiert mindestens eine Prioritätsebene eines zugeordneten Benutzers, einer Benutzereinrichtung oder einer Kommunikationsverbindung; • wobei jede Hierarchieebene aufweist mindestens einen Hierarchieknoten, wobei jeder Hierarchieknoten aufweist zugeordnete Information über einen zugeordneten Benutzer, eine Benutzereinrichtung oder eine Kommunikationsverbindung; • wobei die mindestens eine untere Ebene aufweist eine Mehrzahl von unteren Knoten, wobei jeder untere Knoten verknüpft ist mit mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen.
Verfahren zum Erzeugen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem, aufweisend: • Auswählen mindestens einer Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen; • Verwürfeln der ausgewählten mindestens einen Zufalls-Zugriffssequenz unter Verwendung eines Verwürfelungscodes; und • Erzeugen der Nachricht unter Verwendung der verwürfelten mindestens einen Zufalls-Zugriffssequenz.
Verfahren gemäß Anspruch 28, ferner aufweisend: • Auswählen des Verwürfelungscodes aus einer Mehrzahl von Verwürfelungscodes; • Erzeugen der Nachricht unter Verwendung der verwürfelten mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz.
Vorrichtung zum Erzeugen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem, aufweisend: • eine Auswählvorrichtung, die mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz aus einer Mehrzahl von Zufalls-Zugriffssequenzen auswählt; • einen Verwürfler, der die ausgewählte mindestens eine Zufalls-Zugriffssequenz unter Verwendung eines Verwürfelungscodes verwürfelt; und • einen Nachrichtengenerator, der die Nachricht erzeugt unter Verwendung der verwürfelten mindestens einen ausgewählten Zufalls-Zugriffssequenz.
Verfahren zum Ermitteln von Information aus einer empfangenen Nachricht, aufweisend: Ermitteln einer verwürfelten Zufalls-Zugriffssequenz aus der empfangenen Nachricht; Ermitteln des Verwürfelungscodes, der verwendet worden ist zum Bilden der verwürfelten Zufalls-Zugriffssequenz; Ermitteln, aus dem ermittelten Verwürfelungscode, Information über • einen Benutzer, dem die Zufalls-Zugriffssequenz zugeordnet ist; oder • eine Benutzereinrichtung, der die Zufalls-Zugriffssequenz zugeordnet ist; oder • eine Kommunikationsverbindung, der die Zufalls-Zugriffssequenz zugeordnet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei die Nachricht eine Präambel-Nachricht ist.
Vorrichtung zum Ermitteln von Information aus einer empfangenen Nachricht, aufweisend: einen Empfänger, der die Nachricht empfängt; eine erste Ermittlungseinheit, die eine verwürfelte Zufalls-Zugriffssequenz aus der empfangenen Nachricht ermittelt; eine Verwürfelungscode-Ermittlungseinheit, die den Verwürfelungscode ermittelt, der verwendet worden ist zum Bilden der verwürfelten Zufalls-Zugriffssequenz; eine Informationsermittlungseinheit, die ermittelt, aus dem ermittelten Verwürfelungscode, Information über • einen Benutzer, dem die Zufalls-Zugriffssequenz zugeordnet ist; oder • eine Benutzereinrichtung, der die Zufalls-Zugriffssequenz zugeordnet ist; oder • eine Kommunikationsverbindung, der die Zufalls-Zugriffssequenz zugeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 33, wobei die Nachricht eine Präambel-Nachricht ist.
Verfahren zum Ermitteln einer Priorität einer Zufalls-Zugriffssequenz, die in einer empfangenen Nachricht enthalten ist, aufweisend: • Ermitteln einer verwürfelten Zufalls-Zugriffssequenz aus der empfangenen Nachricht; • Ermitteln des Verwürfelungscodes, der verwendet worden ist zum Bilden der verwürfelten Zufalls-Zugriffssequenz; • Ermitteln der Priorität der Zufalls-Zugriffssequenz aus dem ermittelten Verwürfelungscode.
Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei die Nachricht eine Präambel-Nachricht ist.
Verfahren gemäß Anspruch 35 oder 36, ferner aufweisend: Ermitteln der Zufalls-Zugriffssequenz aus der verwürfelten Zufalls-Zugriffssequenz.
Vorrichtung zum Ermitteln einer Priorität einer Zufalls-Zugriffssequenz, die in einer empfangenen Nachricht enthalten ist, aufweisend: • eine erste Ermittlungseinheit, die eine verwürfelte Zufalls-Zugriffssequenz aus der empfangenen Nachricht ermittelt, • eine Verwürfelungscode-Ermittlungseinheit, die den Verwürfelungscode ermittelt, der verwendet worden ist zum Bilden der verwürfelten Zufalls-Zugriffssequenz; • eine Prioritätsermittlungseinheit, die die Priorität der Zufalls-Zugriffssequenz aus dem ermittelten Verwürfelungscode ermittelt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 38, wobei die Nachricht eine Präambel-Nachricht ist.