DE10048629A1 - Point to Multipoint Kommunikationssystem mit optischer Signalübertragung - Google Patents

Abstract

Einrichtungen mit hochfrequenter Signalübertragung sind aus physikalisch-technischen, zulassungsrechtlichen Gründen oder wegen Überbelegung des Ausbreitungsmediums nicht überall einsetzbar. Die Einrichtung soll diese Einschränkungen nicht aufweisen und zusätzlich eine Ortsbestimmung der aktiven Teilnehmer ermöglichen. DOLLAR A Der Versorgungsbereich der Einrichtung wird in Teilbereiche eingeteilt, die von der Basisstation (1) durch je eine Strahler-/Sensoreinheit (4) versorgt werden, wobei die Strahler parallelgeschaltet und die Sensoren einzeln mit Eingängen (5) einer Diversityeinrichtung (6) verbunden sind, deren Information über den jeweils ausgewählten Eingang gleichzeitig eine Ortsinformation darstellt und von einer Anzeigeeinrichtung (7) dargestellt wird. Bei lückenlos angrenzenden Teilbereichen kann von den Mobilteilen (11) ein Bereichswechsel unterbrechungsfrei durchgeführt und angezeigt werden. Die Einrichtung kann mit modifizierten DECT-Einrichtungen ausgeführt werden. Eine codegespreizte Signalübertragung ist vorgesehen. DOLLAR A Die Einrichtung kann vorteilhaft in Räumen eingesetzt werden, die allseitig von Metallhüllen umschlossen sind und in welchen Sicherheitsanforderungen bezüglich des Aufenthaltsortes der Teilnehmer bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen und Verfahren für ein Point to Multipoint Kommunikationssystem mit optischer Signalübertragung mittels Infrarot für Einsatzfälle, in welchen die hochfrequente Signalübertragung aus physikalisch-technischen Gründen, aus zulassungrechtlichen Gründen oder wegen Überbelegung des Ausbreitungsmediums durch andere Systeme nicht oder nur eingeschränkt anwendbar ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine DECT-Applikation für den speziellen Anwendungszweck.

DECT (Digital European Cordless Telephone) ist ein durch das ETSI normiertes System (ETS 300-175) der schnurlosen Telefonie. Es ist vorgesehen für die schnurlose Verbindung eines oder mehrerer Mobilteile mit einer Basisstation. Die Basisstation kann kommende wie auch gehende Verbindungen zum Fernmeldenetz und/oder anderen Mobilteilen herstellen. Das System ist vorrangig für die Sprachkommunikation auf der Basis einer ADPCM mit 32 kbps optimiert.

DECT ist EU-weit und in einigen weiteren Ländern, jedoch nicht weltweit, zugelassen. Die Zulassung ist allgemein, d. h. es gibt keine individuelle Zulassung und damit keine Exklusivität bezüglich des Einsatzortes, so daß DECT-Systeme mehrerer Nutzer sich im gleichen Einsatzraum überlagern können. DECT ist derart konzipiert, daß mehrere unabhängige Systeme im gegenseitigen Einflußbereich betrieben werden können und sich tolerieren, das Einzelsystem in diesen Fällen jedoch nicht mehr seine volle Kapazität erreicht. Die Reichweite von DECT ist in der Regel leistungsbegrenzt, da die entsprechend Standardisierung zulässige RF-Leistung auf nominell 250 mW begrenzt ist. Erst in zweiter Linie tritt eine Begrenzung durch die Schutzzeit von 48,7 µs ein. Diese Begrenzung ergibt sich daraus, daß die Summe von RX-/TX-Umschaltdauer in den Mobilteilen und entfernungsbedingter Laufzeit stets kürzer als die Schutzzeit sein muß.

DECT benutzt für die Übertragung den Frequenzbereich von ca. 1,881 bis 1,898 MHz. In diesem Frequenzbereich sind 10 RF-Bearer in einem FDM/FDMA-Verfahren (Frequency Division Multiplex/­ Frequency Division Multiple Access) mit einem Rasterabstand von 1,728 Mhz angeordnet. Jeder dieser RF- Bearer realisiert in einem TDM/TDMA/TDD-System (Time Division Multiplex/Time Division Multiple Access /Time Division Mode) 12 Duplexkanäle. Die Übertragungsrate beträgt 1,152 Mbps. Ein Frame (TDD-Periode) hat eine Dauer von 10 ms. In diesem Frame werden zusammenhängend 12 Downlink-Slots und danach 12 Uplink-Slots übertragen. Zwischen den Slots sind jeweils Schutzzeiten von 48,7 µs entsprechend 56 Symboldauern angeordnet.

Sofern mehrere Bearer in einer Applikation mit optischer Übertragung simultan benutzt werden sollen, ergibt sich, daß ein geeignetes Multiplex-/Access-Verfahren gefunden werden muß. Das RF-basierte FDM/FDMA des DECT im optischen Bereich zu verwenden scheitert auf Grund der reinen Intensitätsmodulation der optischen Übertragung. Eine zweite Lösung könnte die Übertragung der Basisbandsignale mittels WDM (Wavelength Division Multiplex) sein. Dieses Verfahren wird in höheren Hierarchieebenen der Fernmeldenetze eingesetzt und dient dazu, die Übertragungskapazität vorhandenener Fiberoptic- Übertragungsstrecken zu erhöhen. Eine Anwendung für den vorgegebenen Anwendungsfall scheitert auf Grund des in jeder Beziehung hohen Aufwandes. Eine dritte Möglichkeit ist die Übertragung der Basisbandsignale mittels CDM/CDMA (Code Division Multiplex/Code Division Multiple Access). CDMA wird bereits seit längerem in sogenannten Fiber-Optic Local Area Networks eingesetzt. Der diesbezügliche Stand der Technik wird durch [1] und andere ebenda benannte Literaturstellen repräsentiert. Auf diesem Stand basierende Anlagen haben jedoch nur in Ausnahmefällen Anwendung gefunden. Grund sind die Nachteile, die sich aus der reinen Intensitätsmodulation der optischen Übertragung ergeben und die spezielle Codesequenzen erfordern. Hauptnachteil derselben ist, daß die Sequenzlängen exponentiell mit der Anzahl der simultanen Übertragungen (Nutzer) wachsen und damit die Chiprate (Bitrate.Sequenzlänge) sehr hohe Werte annimmt, wenn vorgegebene Fehlerraten eingehalten werden müssen.

Nachteil von DECT ist zum einen, daß der Betrieb von DECT aus Zulassungsgründen nicht in allen Ländern möglich ist. Zum anderen treten beim Betrieb von DECT in Räumen, die allseitig von Metallhüllen begrenzt sind, Funktionsstörungen auf, die sich als periodische Unterbrechungen der Übertragung mit ortsabhängigen Periodendauern dieser Störungen äußern. Bei hochfrequenter Übertragung treten an den ein zu versorgendes Areal umschließenden Metallhüllen harte Reflexionen auf. Im Ergebnis überlagern sich originale und reflektierte Wellen und es kommt zu Interferenzen, die für bestimmte Raumteile zu Auslöschungen und andere Raumteile auch zu Verstärkungen des Signals führen. Diese Interferenzmuster können sich in Abhängigkeit von geringfügigen Änderungen der Umgebung, Instabilitäten der Betriebsfrequenz und anderen Bedingungen laufend verschieben. Da Interferenzmuster und Antennen vergleichbare Abmessungen besitzen, können stabile Übertragungsbedingungen unter diesen Bedingungen nicht garantiert werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten spezifischen Nachteile zu überwinden und zugleich eine den standardgemäßen DECT-Systemen vergleichbare aufwands- und kostengünstige Realisierung zu ermöglichen, die weiterhin möglichst umfassend die DECT-Konzeption und die DECT-Komponenten zu benutzen gestattet. Die Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, daß die hochfrequente Übertragung eines DECT- Systems durch eine Infrarotübertragung im Basisband ersetzt wird. Dies schließt ein, daß das gesamte fernmeldetechnische Konzept, die Signalverarbeitung im Basisband und somit auch die Funktionalität von DECT beibehalten werden. Dies erlaubt auch, verfügbare DECT-Einrichtungen durch Modifikation für die erfindungsgemäße Lösung zu nutzen, indem die RF-Komponenten entfernt oder abgeschaltet werden und an deren Stelle optische Strahler und optische Sensoren treten. Beim Einsatz von Infrarot in Räumen können Reflexionen vorteilhaft genutzt werden. Die meisten Oberflächen von Wänden und Einrichtungen ergeben für Infrarot eine diffuse Reflexion, so daß nichtausgeleuchtete Schattenzonen nicht auftreten

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, daß die DECT Basisstation ihr Ausgangssignal über einen oder mehrere optische Strahler BTX (Base Station TX) abstrahlt und bei Einsatz mehrerer BTX diese parallel geschaltet und im zu versorgenden Areal zur Erzielung einer optimalen Ausleuchtung entsprechend verteilt sind. Bei richtiger Installation der BTX werden Mobilteile stets ein empfangswürdiges Signal vorfinden, so daß von einem sendeseitigen Diversity gesprochen werden kann.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, daß der Empfang der Sendungen der Mobilteile über einen oder mehrere optische Sensoren BRX (Base Station RX) erfolgt und bei Einsatz mehrerer BRX diese im zu versorgenden Areal zur Erzielung einer optimalen "Ausleuchtung" entsprechend verteilt sind. Bei richtiger Installation der BRX wird die Aussendung eines Mobilteils zumindest an einem der BRX als empfangswürdiges Signal vorliegen. Jeder der BRX ist über eine eigene Anschlußleitung mit einem Eingang einer Diversityeinrichtung verbunden. Es erfolgt ein empfangsseitiges Diversity, indem von der Diversityeinrichtung das jeweils beste Signal ausgewählt und als Eingangssignal an die DECT Basisstation übergeben wird. Dies ist grundlegend unterschiedlich zu dem empfangsseitigen Diversity des standardgemäßen DECT. DECT-Basisstationen können hierfür mit zwei Empfangsantennen ausgerüstet sein und wählen das jeweils beste Empfangssignal für die weitere Verarbeitung aus. Da beide Empfangsantennen gleichermaßen den Versorgungsbereich einer DECT-Basisstation abdecken, besteht hierbei zwischen ausgewähltem Empfangssignal und Ort oder Ortswechsel des Mobilteils keine Korrelation.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, daß auf Grund des sendeseitigen wie auch des empfangsseitigen Diversity keine Unterbrechungen der Verbindung auftreten, wenn Mobilteile innerhalb des zu versorgenden Areals in den Versorgungsbereich eines anderen BTX oder den Versorgungsbereich eines anderen BRX wechseln. Es handelt sich hier um ein Diversity Controled Handover, welches in direktem Bezug zu einem Ortswechsel des Mobilteiles steht. Dies ist grundlegend unterschiedlich zu dem BHO (Bearer Handover) des standardgemäßen DECT. Ein BHO erfolgt, wenn die Signalqualität der Übertragung über einen aktuell benutzten RF-Bearer ungenügend ist. Da alle RF-Bearer gleichermaßen den Versorgungsbereich einer DECT-Basisstation abdecken, besteht zwischen BHO und Ort oder Ortswechsel des Mobilteils keine Korrelation.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, daß eine ständige Lokalisierung der aktiven Mobilteile möglich ist. Hierfür wird genutzt, daß auf Grund des TDMA die Sendungen verschiedener Mobilteile zeitsequentiell in verschiedenen Slots erfolgen und entsprechend des aktuellen Standortes der Mobilteile von jeweils einem bestimmten BRX optimal empfangen werden. Die Diversityeinrichtung stellt den für den Empfang eines bestimmten Slots ausgewählten BRX als Information bereit.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, daß in der Regel die BTX und BRX als eine konstruktive Einheit ausgeführt und installiert werden, da für die sende- und empfangsmäßige Ausleuchtung Reziprozität angenommen werden kann, wenn die konstruktive Ausführung gleiche oder annähernd gleiche Strahlungscharakteristika der BTX und BRX gewährleistet. Eine gegenseitige Beeinflussung der BTX und BRX ist auf Grund des TDD des DECT und des dadurch bedingten alternierenden Betriebs der BTX und BRX ausgeschlossen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, daß die Mobilteile mit optischen Strahlern MTX (Mobile Station TX) und optischen Sensoren MRX (Mobile Station RX) ausgerüstet sind, die in gleicher Weise wie BTX und BRX als eine konstruktive Einheit ausgeführt und vorzugsweise in das Mobilteil integriert sind.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, daß, wenn nur ein RF-Bearer durch einen optischen Bearer ersetzt wird, die Signalübertragung im originalen Basisband erfolgen kann. Optional kann in einer Richtung, in diesem Falle vorzugsweise in der Übertragungsrichtung von den Mobilteilen zur Basisstation, oder auch in beiden Richtungen eine Signalspreizung mittels CDMA (Code Division Multiple Access) erfolgen, um durch den Prozeßgewinn des Spreizungsverfahrens ein höheres S/N-Verhältnis, geringere Sendeleistung oder höhere Reichweite realisieren zu können. Der zu verwendende Spreizungscode ist auf Grund des TDD/TDM/TDMA für beide Übertragungsrichtungen, Slots und Mobilteile identisch.

Für optische Übertragungen mit reiner Intensitätsmodulation kommt als Verfahren nur in Betracht, daß nur die Bitwerte 1 gesendet und die Bitwerte 0 nicht gesendet werden. Die Kreuzkorrelationsfunktion wird daher für differierende Codephasen keine Werte gleich oder nahe bei Null annehmen. Für diese Bedingungen sind vorteilhafterweise Codes mit ungeradzahliger Sequenzlänge
S = 2a + 1
S(1) = a; S(0) = a + 1
a = 0, 1, 2 . . . .
S(X) - Anzahl der Bit mit dem Betrag X
geeignet. Für diese Bedingungen können Codes gefunden werden, bei welchen die Kreuzkorrelationsfunktion zwischen der empfangenen Codesequenz und der im Empfänger a priori bekannten Codesequenz bei gleichen Codephasen ein Leistungsmaximum mit dem Wert K(0) = a aufweist und bei differierenden Codephasen die Werte K(n), n = 1 . . (S - 1) minimiert sind. In Tabelle 1 sind beispielhaft einige dieser Codes und ihre Parameter aufgeführt. Es zeigt sich, daß die 7- und 11-stelligen Codes, die mit den 7- und 11- stelligen Barkercodes identisch sind, die günstigsten Parameter dahingehend aufweisen, daß das Verhältnis K(0)/K(n) und der Betrag der Differenz K(0) - K(n) hohe Werte aufweisen.

Tabelle 1

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, daß, wenn mehrere RF-Bearer durch optische Bearer ersetzt werden, für die Signalübertragung in beiden Übertragungsrichtungen zwingend eine Signalspreizung mittels CDMA (Code Division Multiple Access) erfolgt. Dabei wird für jeden optischen Bearer ein eigener Spreizungscode (Codesequnenz) verwendet. Die Spreizungscodes sind so aufeinander abgestimmt, daß eine elektrische und optische Überlagerung und selektiver Empfang möglich sind. Die überlagerten Signale können gemeinsam über die BTX und BRX übertragen werden. Somit entsteht für diese Anwendung kein zusätzlicher Installationsaufwand und alle optischen Bearer sind im zu versorgenden Areal gleichermaßen verfügbar. In dieser Ausführung der Erfindung wird das BHO des standardgemäßen DECT unterstützt, indem jedes der Mobilteile über eine a priori Kenntnis aller benutzten Codesequenzen verfügt und vom BHO gesteuert die für den jeweils zugeordneten optischen Bearer festgelegte Codesequenz benutzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Grundausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher nur ein optischer Bearer benutzt wird und eine Übertragung im ungespreizten Basisband erfolgt.

Fig. 2a die Abwärtsrichtung einer erweiterten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher nur ein optischer Bearer benutzt wird und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt.

Fig. 2b die Aufwärtsrichtung einer erweiterten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher nur ein optischer Bearer benutzt wird und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt.

Fig. 3a die Abwärtsrichtung einer erweiterten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher mehrere optische Bearer benutzt werden und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt.

Fig. 3b die Aufwärtsrichtung einer erweiterten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher mehrere optische Bearer benutzt werden und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt.

Fig. 4a das Korrelationsergebnis einer Bitfolge 111 bei Verwendung eines siebenstelligen Barkercodes.

Fig. 4b das Korrelationsergebnis einer stochastischen Bitfolge bei Verwendung eines siebenstelligen Barkercodes.

Sowohl die vorausgehenden allgemeinen Beschreibungen als auch die folgende detaillierte Beschreibung besitzen nur Beispielcharakter als mögliche Ausführungen der erfindungsgemäßen Einrichtungen und Verfahren und schränken die Ansprüche zur Erfindung nicht ein.

Fig. 1 beschreibt eine Grundausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher nur ein optischer Bearer benutzt wird und eine Übertragung im ungespreizten Basisband erfolgt. Eine modifizierte DECT- Basisstation 1, im folgenden immer als BS 1 bezeichnet, stellt an einem TX-Interface 2 das Basisbandsignal eines ausgewählten Bearers entsprechend DECT-Spezifikation bereit. Ein RX-Interface 3 der BS 1 dient dem Empfang des Basisbandsignals des gleichen ausgewählten Bearers. An einem Datenausgang 9 wird von der BS 1 der Verbindungsstatus über alle Slots des ausgewählten Bearers ausgegeben, beinhaltend Slot-Nr., Belegungszustand und Nummer des belegenden Mobilteiles. Über ein Clock-Interface 10 werden Frame-, Slot- und Bittakt der BS 1 ausgegeben.

Im Versorgungsbereich des modifizierten DECT-Systems sind ein bis n Strahler-/Sensorkombinationen 4.1, 4.2 bis 4.n stationär so installiert, daß eine möglichst vollkommene und gleichmäßige Ausleuchtung dieses Versorgungsbereiches erfolgt. Die Strahler-/Sensorkombinationen 4.i enthalten je einen optischen Strahler BTX und einen optischen Sensor BRX. Die BTX der Strahler-/Sensorkombinationen 4.i sind parallegeschaltet und mit dem TX-Interface 2 der BS 1 verbunden. Für den Betrieb in der Senderichtung der BS 1 erforderliche Treiberverstärker, Impulsformer, Impedanzwandler etc. sind, da nicht erfindungrelevant, hier nicht dargestellt. Die BRX der Strahler-/Sensorkombinationen 4.i sind jeweils über eigene Verbindungsleitung 5.1, 5.2 bis 5.n mit entsprechenden Eingängen einer Diversityeinrichtung 6 verbunden. Für den Betrieb in der Empfangsrichtung der BS 1 erforderliche Vorverstärker, Impulsformer, Impedanzwandler etc. sind, da nicht erfindungrelevant, hier nicht dargestellt.

Ein Ausgang der Diversityeinrichtung 6 ist mit dem RX-Interface 3 der BS 1 verbunden. Über diesen Ausgang wird das jeweils stärkste/qualitativ beste Signal einer der Eingangsleitungen 5.i zur BS 1 durchgeschaltet. An einem Datenausgang 8 wird von der Diversityeinrichtung 6 der Diversitystatus über alle Slots des ausgewählten Bearers ausgegeben, beinhaltend Slot-Nr., Pegel, Auswahlstatus und Nummer der ausgewählten Verbindungsleitung 5.i. Die Diversityeinrichtung 6 ist weiterhin mit dem Clock-Interface 10 der BS 1 verbunden und wird über dieses mit Frame-, Slot- und Bittakt der BS 1 versorgt.

Eine Anzeigeeinrichtung 7 ist mit dem Datenausgang 9 der BS 1 und dem Datenausgang 8 der Diversityeinrichtung 6 verbunden und erhält von diesen pro Slot die oben genannten Daten. Die Anzeigeeinrichtung 7 führt zunächst eine Plausibilitätsprüfung dahingehend durch, daß Belegungszustand und Auswahlzustand gleichen Status haben.

Sofern dies nicht zutreffend ist, charakterisiert durch

• - einen von der BS 1 gemeldeter Belegungszustand ohne Auswahl eines empfangswürdigen Signals durch die Diversityeinrichtung 6 oder
• - eine durch die Diversityeinrichtung 6 gemeldete Auswahl eines empfangswürdigen Signals, ohne von der BS 1 gemeldetem Belegungszustand,

wird eine Fehlermeldung ausgelöst.

Sofern zutreffend, werden Nummer des Mobilteiles, Ort und Pegel zur Anzeige gebracht. Der Ort ergibt sich aus der Nummer der ausgewählten Verbindungsleitung 5.i und Installationsort der an diese angeschalteten Strahler-/Sensorkombinationen 4.i. Die Anzeigeeinrichtung 7 kann eine spezielle proprietäre Einrichtung sein, wird vorteilhaft aber auch durch einen Rechner realisiert. Die Darstellung der Ergebnisse kann textuell in Listenform, aber auch graphisch in einem Lageplan erfolgen.

In Fig. 1 ist von der Vielzahl der im System anmeldbaren und inaktiven oder im Verbindungszustand befindlichen DECT-Mobilteilen ein solches im Verbindungszustand befindliches DECT-Mobilteil 11, im folgenden immer als MT 11 bezeichnet, dargestellt. Das MT 11 besitzt ein TX-/RX-Interface für die Basisbandsignale des besagten ausgewählten Bearers, an welches eine Strahler-/Sensorkombination 12 angeschaltet ist, welche einen optischen Strahler MTX und einen optischen Sensor MRX enthält. Zwischen der Strahler-/Sensorkombination 12 und mindestens einer Strahler-/Sensorkombination 4.i, im Beispiel 4.2, besteht eine bidirektionale optische Übertragung 13. Parasitäre optische Übertragungen 14 zu benachbarten Strahler-/Sensorkombination 4.i sind möglich, auch müssen Downlink- und Uplinkübertragung nicht über die gleiche Strahler-/Sensorkombination 4.i erfolgen.

Fig. 2a beschreibt die Abwärtsrichtung einer erweiterten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher nur ein optischer Bearer benutzt wird und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt. Es werden nur die Elemente dargestellt und beschrieben, die gegenüber den Darstellungen und Beschreibungen zu Fig. 1 eine Erweiterung beinhalten. An das TX-Interface 2 der BS 1 ist eine Spreizungseinrichtung 15 angeschaltet, welche über das Clock-Interface 10 der BS 1 mit den erforderlichen Taktsignalen versorgt wird. Das Ausgangssignal der Spreizungseinrichtung 15 speist über eine Leitung 16 die parallel angeschalteten BTX in den Strahler-/Sensorkombinationen 4.i, von welchen in der Zeichnung nur eine dargestellt ist.

In Fig. 2a ist beispielhaft nur ein MT 11 dargestellt, welches über die optische Übertragungsstrecke 13 das gespreizte Signal empfängt. An den Ausgang des MRX der Strahler-/Sensorkombination 12 dieses MT 11 ist eine Entspreizungseinrichtung 17 angeschaltet, welche über ein Clock-Interface 18 des MT 11 mit den erforderlichen Taktsignalen versorgt wird. Das Ausgangssignal der Entspreizungseinrichtung 17 ist an den Basisband-Signaleingang der MT 11 angeschaltet.

Fig. 2b beschreibt die Aufwärtsrichtung einer erweiterten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher nur ein optischer Bearer benutzt wird und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt. An das TX-Interface des MT 11 ist eine Spreizungseinrichtung 19 angeschaltet, welche über das Clock-Interface 18 des MT 11 mit den erforderlichen Taktsignalen versorgt wird. Das Ausgangssignal der Spreizungseinrichtung 19 speist den MTX in der Strahler-/Sensorkombinationen 12 dieses MT 11.

In Fig. 2b ist beispielhaft nur eine Strahler-/Sensorkombination 4.i dargestellt, welche über die optische Übertragungsstrecke 13 das gespreizte Signal empfängt. Das Ausgangssignal des BRX dieser Strahler- /Sensorkombination 4.i wird über deren Anschlußleitung 5.i einer Entspreizungseinrichtung 20.i zugeführt, welche über das Clock-Interface 10 der BS 1 mit den erforderlichen Taktsignalen versorgt wird. Das Ausgangssignal dieser und aller weiteren Entspreizungseinrichtungen 20.i ist an die Eingänge der Diversityeinrichtung 6 geschaltet. Die weitere Verarbeitung erfolgt entsprechend der Beschreibung zu Fig. 1. Fig. 3a beschreibt die Abwärtsrichtung einer erweiterten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher beispielhaft zwei optische Bearer benutzt werden und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt. Es werden nur die Elemente dargestellt und beschrieben, die gegenüber den Darstellungen und Beschreibungen zu den Fig. 1 und 2a eine Erweiterung beinhalten. An zwei TX- Interface 2.1 und 2.2 der BS 1, jedes für jeweils einen der Bearer, werden je eine Spreizungseinrichtung 15.1 und 15.2 angeschaltet, welche über das Clock-Interface 10 der BS 1 mit den erforderlichen Taktsignale versorgt werden. Die besagten Spreizungseinrichtungen arbeiten mit unterschiedlichen Codesequenzen. Die gespreizten Signale werden in einem Summierer 21 addiert, dessen Ausgangssignal über eine Leitung 16 die parallel angeschalteten BTX in den Strahler-/Sensorkombinationen 4.i, von welchen in der Zeichnung nur eine dargestellt ist, speist.

In Fig. 3a ist beispielhaft nur ein MT 11 dargestellt, welches zusätzlich zu den Darstellungen in Fig. 2a über ein BHO-Interface 22 (Bearer Handover) verfügt, welches mit der Entspreizungseinrichtung 17 verbunden ist und die Auswahl der dem zu benutzenden Bearer zugeordneten Codesequenz bewirkt.

Fig. 3b beschreibt die Aufwärtsrichtung einer erweiterten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher beispielhaft zwei optische Bearer benutzt werden und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt. Es werden nur die Elemente dargestellt und beschrieben, die gegenüber den Darstellungen und Beschreibungen zu den Fig. 1 und 2b eine Erweiterung beinhalten. Es ist beispielhaft nur ein MT 11 dargestellt, welches zusätzlich zu den Darstellungen in Fig. 2b über ein BHO-Interface 22 (Bearer Handover) verfügt, welches mit der Spreizungseinrichtung 19 verbunden ist und die Auswahl der dem zu benutzenden Bearer zugeordneten Codesequenz bewirkt.

An zwei RX-Interface 3.1 und 3.2 der BS 1, jedes für jeweils einen der Bearer, werden je eine Diversityeinrichtung 6.1 und 6.2 angeschaltet. Die Eingänge der Diversityeinrichtung 6.1 sind mit den Ausgängen von Entspreizungseinrichtungen 20.1 verbunden, die für den Empfang von Signalen bestimmt sind, die mit einer Codesequenz 1 gespreizt sind. Die Eingänge der Diversityeinrichtung 6.2 sind mit den Ausgängen von Entspreizungseinrichtungen 20.2 verbunden, die für den Empfang von Signalen bestimmt sind, die mit einer Codesequenz 2 gespreizt sind. Die Eingänge der Entspreizungseinrichtungen 20.1i und 20.2i sind jeweils miteinander und mit der Leitung 5.i verbunden. Damit wird ein Empfangssignal des BRX der Strahler-/Sensorkombination 4.i parallel entsprechend Codesequenz 1 und 2 demoduliert.

Fig. 4a bezieht sich auf eine erweiterte Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher nur ein optischer Bearer benutzt wird und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt. Für die Spreizung in den Spreizungseinrichtungen 15 (Fig. 2a) und 19 (Fig. 2b) wird ein siebenstelliger Barkercode vom Typ 1100010 benutzt. Für eine damit gespreizte Bitfolge 111 ergibt sich an den Ausgängen der Entspreizungseinrichtungen 17 (Fig. 2a) bzw. 20.i (Fig. 2b) die in Fig. 4a dargestellte Folge von Korrelationsergebnissen. Es zeigt sich, daß die Kreuzkorrelationsfunktion zwischen der empfangenen Codesequenz und der im Empfänger (Entspreizungseinrichtung) a priori bekannten Spreizsequenz ausgeprägte Leistungsmaxima 30 mit dem Betrag 3 dann aufweist, wenn die Codephasen beider Signale übereinstimmen, jeweils markiert durch die Einträge "1" auf der Abszisse 31. Bei allen anderen Codephasen beträgt dieser Wert 1.

Fig. 4b bezieht sich auf den Fall, daß unter den gleichen Bedingungen wie in Fig. 4a eine stochastische Bitfolge 101100100011 übertragen wird. Das Verfahren der Übertragung beinhaltet, daß ausschließlich die Werte "1" gespreizt werden und die Werte "0" nicht gesendet werden. Unter diesen Bedingungen ergibt sich an den Ausgängen der Entspreizungseinrichtungen 17 (Fig. 2a) bzw. 20.i (Fig. 2b) die in Fig. 4b dargestellte Folge von Korrelationsergebnissen. Es zeigt sich, daß die Kreuzkorrelationsfunktion zwischen der empfangenen Codesequenz und der im Empfänger (Entspreizungseinrichtung) a priori bekannten Spreizsequenz ausgeprägte Leistungsmaxima 30 mit dem Betrag 3 dann aufweist, wenn ein Wert "1" gesendet wurde und die Codephasen beider Signale übereinstimmen, jeweils markiert durch die Einträge "1" auf der Abszisse 32. Bei allen anderen Codephasen wird auch in diesem Fall der Wert 1 nicht überschritten. Es erweist sich, daß die gewählte Codesequenz für Übertragungen mit reiner Intensitätsmodulation günstige Eigenschaften aufweist, indem das Verhältnis zwischen den Leistungsmaxima und den Zwischenwerten (Außer-Phase-Korrelationen) stets mindestens den Wert 3 und die Betragsdifferenz den Wert 2 hat. Dies bedeutet, daß die Verfälschung von einem Chip pro übertragene Codesequenz noch tolerierbar ist.
[1] Wing C. Kwong, Philippe A. Perrier, Paul R. Prucnal Performance Comparision of Asynchronous and Synchronous Code-Division Multiple-Access Techniques for Fiber-Optic Local Area Networks IEEE Transactions on Communications, Vol. 39, NO. 11, November 1991

Claims (10)

1. Verfahren und Einrichtungen für ein Point to Multipoint Kommunikationssystem mit optischer Signalübertragung, basierend auf einem TDM/TDMA-Verfahren in Verbindung mit TDD und umfassend

• a) eine Basisstation,
• b) mit besagter Basisstation verbundene Einrichtungen, welche die TX-Basisbandsignale in einem Versorgungsbereich als optische Signale abstrahlen,
  enthaltend eine Mehrzahl optischer Strahler, mindestens aber einen ebensolchen,
  bei welchen die besagten optischen Strahler parallelgeschaltet an einer gemeinsamen Signalleitung betrieben werden und gleiches Signal abstrahlen
  und bei welchen die besagte Signalleitung mit einem Ausgang der Basisstation für die TX- Basisbandsignale, oder mit einer diesem Ausgang nachgeschalteten Spreadingeinrichtung, verbunden sind,
• c) mit besagter Basisstation verbundene Einrichtungen, welche in einem Versorgungsbereich optische Signale von Mobilteilen empfangen und als RX-Basisbandsignale der Basisstation übergeben,
  enthaltend eine Mehrzahl optischer Sensoren, mindestens aber einen ebensolchen,
  bei welchen die besagten optischen Sensoren über jeweils eine eigene Signalleitung mit Eingängen einer Diversityeinrichtung, oder mit deren Eingängen vorgeschalteten Despreadingeinrichtungen, verbunden sind,
  und bei welchen der Ausgang der Diversityeinrichtung mit einem Eingang für die RX-Basisbandsignale der Basisstation verbunden ist,
• d) ein oder mehrere Mobilteile,
• e) mit besagten Mobilteilen verbundene Einrichtungen, welche von der Basisstation abgestrahlte optische Signale empfangen und als RX-Basisbandsignale den Mobilteilen übergeben,
• f) mit besagten Mobilteilen verbundene Einrichtungen, welche die TX-Basisbandsignale derselben als optische Signale abstrahlen,
• g) eine Anzeigeeinrichtung, welche
  mit einem Datenausgang der Basisstation verbunden ist und von derselben die Informationen über den Belegungsstatus aller Timeslots des TDMA, inclusive einer Kennung der den jeweiligen Timeslot belegenden Mobilteile, erhält,
  mit einem Datenausgang der Diversityeinrichtung verbunden ist und von derselben die Informationen über den Auswahlstatus aller Timeslots des TDMA, beinhaltend die Nummer des zur Basisstation durchgeschalteten Eingangs der Diversityeinrichtung und dessen Empfangspegel, erhält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer konkreten Ausführung die Basisstation entsprechend a) eine modifizierte DECT-Basisstation (1) ist,
bei welcher die RF-Komponenten entfernt oder abgeschaltet sind,
bei welcher ein Ausgang für die TX-Basisbandsignale (2) eines Bearers mit den optischen Sendeeinrichtungen entsprechend b) verbunden ist,
bei welcher ein Eingang für die RX-Basisbandsignale (3) des gleichen besagten Bearers mit dem Ausgang der Diversityeinrichtung verbunden ist,
und bei welcher ein Clock-Interface (10) alle erforderlichen Takte des TDMA und TDD für die Diversityeinrichtung (6), eine als Bestandteil der optischen Sendeeinrichtungen entsprechend b) optional vorhandene Spreadingeinrichtung (15) und die als Bestandteil der optischen Empfangseinrichtungen entsprechend c) optional vorhandenen Despreadingeinrichtungen (20) bereitstellt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer konkreten Ausführung die Mobilteile modifizierte DECT-Mobilteile (11) sind,
bei welcher die RF-Komponenten entfernt oder abgeschaltet sind,
bei welchen der Eingang für die RX-Basisbandsignale mit den optischen Empfangseinrichtungen entsprechend e) verbunden ist,
bei welchen ein Ausgang für die TX-Basisbandsignale mit den optischen Sendeeinrichtungen entsprechend f) verbunden ist,
und bei welcher ein Clock-Interface (18) alle erforderlichen Takte des TDMA und TDD für eine als Bestandteil der optischen Empfangseinrichtungen entsprechend e) optional vorhandene Despreadingeinrichtung (17) und eine als Bestandteil der optischen Sendeeinrichtungen entsprechend f) optional vorhandene Spreadingeinrichtung (19) bereitstellt.

4. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragung in der Abwärtsrichtung, unabhängig vom Verfahren in der Aufwärtsrichtung, mittels der Einrichtungen entsprechend b) und e) wahlweise
in einer ersten Ausführung im originären Basisband erfolgt,
in einer zweiten Ausführung codegespreizt erfolgt, wozu an den Ausgang der TX-Basisbandsignale (2) der Basisstation eine Spreadingeinrichtung (15) angeschaltet ist und über eine Signalleitung (16) die optischen Strahler in den Strahler-/Sensoreinheiten (4) mit dem gespreizten Signal gespeist werden und zwischen den Sensor der Strahler-/Sensoreinheit (12) und den Eingang für die RX-Basisbandsignale der Mobilteile (11) eine Despreadingeinrichtung (17) eingefügt ist.

5. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragung in der Aufwärtsrichtung, unabhängig vom Verfahren in der Abwärtsrichtung, mittels der Einrichtungen entsprechend c) und f) wahlweise
in einer ersten Ausführung im originären Basisband erfolgt,
in einer zweiten Ausführung codegespreizt erfolgt, wozu zwischen den Ausgang der TX-Basisbandsignale der Mobilteile (11) und den Strahler der Strahler-/Sensoreinheit (12) eine Spreadingeinrichtung (19) geschaltet ist und zwischen die Sensoren der Strahler-/Sensoreinheiten (4) und die Eingänge der Diversityeinrichtung (6) jeweils eine Despreadingeinrichtung (20) eingefügt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Strahler der Einrichtungen entsprechend b) und optischen Sensoren der Einrichtungen entsprechend c) als eine konstruktive Einheit mit weitgehend identischen Strahlungscharakteristiken der Strahler und Sensoren ausgeführt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen entsprechend e) und f) als konstruktive Einheit mit weitgehend identischen Strahlungscharakteristiken der optischen Strahler und optischen Sensoren ausgeführt und in die Mobilteile (11) integriert sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung entsprechend g) wahlweise als ein spezielles Anzeigetableau oder ein PC ausgeführt ist und besagte Anzeigeeinrichtung die von der Basisstation (1) und der Diversityeinrichtung (6) übergebenen Informationen miteinander korreliert und den Aktivitätsstatus der Mobilteile (11) und den Aufenthaltsort der aktiven Mobilteile, zugeordnet zu den Teilversorgungsbereichen der Strahler-/Sensoreinheiten (4), in Listenform oder in einer flächigen Darstellung des Versorgungsbereiches der Kommunikationseinrichtung inclusive der Teilversorgungsbereiche der Strahler-/Sensoreinheiten (4) darstellt.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ortswechsel eines Mobilteils (11) zwischen zwei durch die Strahler-/Sensoreinkombinationen (4) gebildeten Teilversorgungsbereichen die Diversityeinrichtung (6) den Eingang mit den nunmehr besseren Signalparametern bestimmt und
unterbrechungsfrei das Signal des neu ausgewählten Eingangs zur Basisstation (1) durchschaltet,
sowie im nächsten Frame des TDD den veränderten Auswahlstatus über den Datenausgang (8) der Anzeigeeinrichtung (7) übergibt.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diversityeinrichtung 6 und die optional an ihre Eingänge angeschalteten Despreadingeinrichtungen (20) vorzugsweise durch eine integrierte Einrichtung, umfassend einen Digitalen Signalprozessor, realisiert werden.