DE10048629B4

DE10048629B4 - Point to Multipoint Kommunikationssystem mit optischer Signalübertragung

Info

Publication number: DE10048629B4
Application number: DE2000148629
Authority: DE
Inventors: Stefan Nowak; Klaus Jäckel; Ralf Skiba; Bruno Stadler; Martin Wieland
Original assignee: Iq Wireless Entwicklungsg GmbH; Iq Wireless Entwicklungsgesellschaft fur Systeme und Technologien Der Telekommunikation GmbH; WIRE AND WIRELESS GmbH
Current assignee: Iq Wireless Entwicklungsg GmbH; Iq Wireless Entwicklungsgesellschaft fur Systeme und Technologien Der Telekommunikation GmbH; WIRE AND WIRELESS GmbH
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: WO2002025841A3; WO2002025841A2; AU2001287528A1; DE10048629A1

Abstract

Point to Multipoint Kommunikationssystem mit optischer Signalübertragung, basierend auf einem TDM/TDMA-Verfahren in Verbindung mit TDD und Übertragung der Signale als unmodulierte Basisbandsignale, umfassend
a) eine Basisstation (1),
b) mit besagter Basisstation verbundene Sendeeinrichtungen, mindestens aber eine ebensolche, welche die TX-Basisbandsignale in einem Vergorgungsbereich als optische Signale abstrahlen,
– enthaltend einen oder mehrere optische Strahler in jeder dieser Einrichtungen,
– bei welchen die besagten optischen Strahler aller dieser Einrichtungen parallelgeschaltet an einer gemeinsamen Signalleitung (2) betrieben werden und gleiches Signal abstrahlen und
– bei welchen die besagte Signalleitung mit einem Ausgang der Basisstation für die TX-Basisbandsignale verbunden ist,
c) Empfangseinrichtungen, mindestens aber eine ebensolche, welche in einem Versorgungsbereich die von Mobilteilen ausgesandten optischen Signale empfangen,
– enthaltend einen oder mehrere optische Sensoren in jeder dieser Einrichtungen, und
– bei welchen jede dieser Einrichtungen über jeweils eine eigene Signalleitung (5.i) mit Eingängen einer Diversityeinrichtung...

Description

Die Erfindung betrifft 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 der 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-TTX-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.

In [2] wird ein Point to Multipoint Kommunikationssystem mit optischer Signalübertragung beschrieben, welches in der Grundausführung an der Basisstation einen optischen Transceiver besitzt. Als Access/Duplexverfahren wird TDMA/TDD verwendet, um mit einer Mehrzahl von Teilnehmerstationen zu kommunizieren. In einer Ausführung wird mit gerichteter Abstrahlung von der Basisstation gearbeitet, wobei ein optischen Transceiver entsprechend dem TDMA-Regime immer auf eine der Teilnehmerstationen abgelenkt wird. In einer weiteren Ausführung wird für jede der Teilnehmerstationen jeweils eine optische Übertragungsstrecke mit einem eigenen optischen Transceiver an der Basisstation eingerichtet. Einrichtung und Verfahren haben, unter Bezug auf die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung, wesentliche Nachteile. Ein erster ist, daß kein mobiler Betrieb der Teilnehmerstationen möglich ist, da die gerichtete Abstrahlung Nachführeinrichtungen erfordern würde, die nicht vorgesehen und nur mit hohem Aufwand realisierbar wären. Ein zweiter ist, daß nur ein einziger Versorgungsbereich besteht und somit eine detaillierte Ortsbestimmung auch bei Annahme eines mobilen Betriebs der Teilnehmerstationen nicht möglich ist.

In [3] wird ebenfalls ein Point to Multipoint Kommunikationssystem mit optischer Signalübertragung beschrieben, welches auf dem DECT-Standard basiert. Für die optische Übertragung wrden die Datensignale auf RF-Träger moduliert, was auf der Empfangsseite eine entsprechende Demodulation erfordert. Dieses Konzept ermöglicht, mehrere Zellen zu bilden, welche jeweils mit unterschiedlichen Trägern arbeiten. Ein Handover zwischen den Zellen wird dadurch bedingt basisstationsseitig durch einen Callprocessor und unter Nutzung eines entsprechenden Protokolls gesteuert. Innerhalb einer Zelle können mehrere Transceiver installiert sein, welche mit dem jeweils gleichen RF-Träger arbeiten. Dies stellt hohe Anforderungen bezüglich der Minimierung von Laufzeitunterschieden, die 1/4 der Periodendauer des RF-Trägers nicht überschreiten dürfen. Gleiche Kabellängen zu den Transceivern und gegebenenfalls auch Einfügen von Verzögerungsgliedern in die Zuleitungen sind Bestandteil der dort vorgestellten Erfindung, wie auch Meß- und Nachstellmöglichkeiten für den Abgleich.

Die Aufgabe der vorliegenden 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. Des weiteren ist die Aufgabe zu lösen, den Status der Mobilteile und deren Aufenthaltsort in geeigneter Form aktuell anzuzeigen. 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
a = 0, 1, 2 ....
S(1) = a; S(0) = a + 1
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 (Codesequenz) 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:
1 eine Grundausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher nur ein optischer Bearer benutzt wird und eine Übertragung im ungespreizten Basisband erfolgt.
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.
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.
3a die Abwärtsrichtung einer erweiterten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher mehrere optische Bearer benutzt werden und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt.
3b die Aufwärtsrichtung einer erweiterten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher mehrere optische Bearer benutzt werden und eine Übertragung mit Spreizung des Basisbandes erfolgt.
4a das Korrelationsergebnis einer Bitfolge 111 bei Verwendung eines siebenstelligen Barkercodes.
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.
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-Intertace 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,

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 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.
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 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 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.
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 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 1.
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 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 Taktsignalen 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 3a ist beispielhaft nur ein MT 11 dargestellt, welches zusätzlich zu den Darstellungen in 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. 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 1 und 2b eine Erweiterung beinhalten. Es ist beispielhaft nur ein MT 11 dargestellt, welches zusätzlich zu den Darstellungen in 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.
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 (2a) und 19 (2b) wird ein siebenstelliger Barkercode vom Typ 1100010 benutzt. Für eine damit gespreizte Bitfolge 111 ergibt sich an den Ausgängen der Entspreizungseinrichtungen 17 (2a) bzw. 20.i (2b) die in 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.
4b bezieht sich auf den Fall, daß unter den gleichen Bedingungen wie in 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 (2a) bzw. 20.i (2b) die in 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
[2] DE 197 43 229 C2
[3] US 5,867,292 A

Claims

Point to Multipoint Kommunikationssystem mit optischer Signalübertragung, basierend auf einem TDM/TDMA-Verfahren in Verbindung mit TDD und Übertragung der Signale als unmodulierte Basisbandsignale, umfassend a) eine Basisstation (1), b) mit besagter Basisstation verbundene Sendeeinrichtungen, mindestens aber eine ebensolche, welche die TX-Basisbandsignale in einem Vergorgungsbereich als optische Signale abstrahlen, – enthaltend einen oder mehrere optische Strahler in jeder dieser Einrichtungen, – bei welchen die besagten optischen Strahler aller dieser Einrichtungen parallelgeschaltet an einer gemeinsamen Signalleitung (2) betrieben werden und gleiches Signal abstrahlen und – bei welchen die besagte Signalleitung mit einem Ausgang der Basisstation für die TX-Basisbandsignale verbunden ist, c) Empfangseinrichtungen, mindestens aber eine ebensolche, welche in einem Versorgungsbereich die von Mobilteilen ausgesandten optischen Signale empfangen, – enthaltend einen oder mehrere optische Sensoren in jeder dieser Einrichtungen, und – bei welchen jede dieser Einrichtungen über jeweils eine eigene Signalleitung (5.i) mit Eingängen einer Diversityeinrichtung (6) verbunden ist, d) eine mit besagter Basisstation verbundene Diversityeinrichtung, welche für jede der vorgenannten Empfangseinrichtungen einen Eingang besitzt und deren Ausgang (3) mit dem Eingang der Basisstation für die RX-Basisbandsignale verbunden ist, e) ein oder mehrere Mobilteile (11), f) mit besagten Mobilteilen verbundene Empfangseinrichtungen, welche von der Basisstation abgestrahlte optische Signale empfangen und als RX-Basisbandsignale den Mobilteilen übergeben, g) mit besagten Mobilteilen verbundene Sendeeinrichtungen, welche die TX-Basisbandsignale derselben als optische Signale abstrahlen, h) eine Anzeigeeinrichtung (7), welche – mit einem Datenausgang (9) der Basisstation verbunden ist und von derselben die Informationen über den Belegungsstatus aller Timeslots des TDMA erhält, inclusive der Information, welches der Mobilteile den jeweiligen Timeslot belegt, und – mit einem Datenausgang (8) der Diversityeinrichtung verbunden ist und von derselben die Informationen über den Auswahlstatus aller Timeslots des TDMA erhält, beinhaltend, welcher Eingang (5.i) der Diversityeinrichtung im jeweiligen Timeslot zur Basisstation durchgeschaltet wurde und den Empfangspegel am betreffenden Eingang.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übertragung der Signale in der Richtung von der Basisstation zu den Mobilteilen und/oder in der Richtung von den Mobilteilen zur Basisstation mit einer zusätzlichen Signalspreizung erfolgt und a) zum Zwecke einer Übertragung mit Signalspreizung in der Richtung von der Basisstation zu den Mobilteilen – dem Ausgang der Basisstation für die TX-Basisbandsignale eine Spreadingeinrichtung (15) nachgeschaltet und deren Ausgang mit der gemeinsamen Signalleitung (16) der Sendeeinrichtungen verbunden ist, und – dem Eingang der Mobilteile für die RX-Basisbandsignale eine Despreadingeinrichtung (17) vorgeschaltet und deren Eingang mit dem Ausgang der optischen Empfangseinrichtungen der Mobilteile verbunden ist, b) zum Zwecke einer Übertragung mit Signalspreizung in der Richtung von den Mobilteilen zur Basisstation – dem Ausgang der Mobilteile für die RX-Basisbandsignale eine Spreadingeinrichtung (19) nachgeschaltet und deren Ausgang mit dem Eingang der optischen Sendeeinrichtungen der Mobilteile verbunden ist, und – jedem der Eingänge der Diversityeinrichtung eine Despreadingeinrichtung (20.i) vorgeschaltet und deren Eingang jeweils mit der Signalleitung einer der Empfangseinrichtungen verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Basisstation (1) eine modifizierte DECT-Basisstation ist, – bei welcher die RF-Komponenten entfernt oder abgeschaltet sind, – bei welcher ein Ausgang für die TX-Basisbandsignale (2) mit den optischen Sendeeinrichtungen entsprechend Anspruch 1 b) oder einer Spreadingeinrichtung entsprechend Anspruch 2 verbunden ist; – bei welcher ein Eingang für die RX-Basisbandsignale (3) mit dem Ausgang der Diversityeinrichtung verbunden ist, – bei welcher ein Datenausgang (9) mit der Anzeigeeinrichtung (7) verbunden ist, über welchen ausgegeben wird, welcher Timeslot von welchem Mobilteil belegt ist, und – bei welcher ein Clock-Interface (10) alle erforderlichen Takte des TDMA und TDD für die Diversityeinrichtung (6), eine als Bestandteil der Sendeeinrichtung entsprechend Anspruch 2 optional vorhandene Spreadingeinrichtung (15) und die als Bestandteil der Empfangseinrichtung entsprechend Anspruch 2 optional vorhandenen Despreadingeinrichtungen (20) bereitstellt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mobilteile (11) modifizierte DECT-Mobilteile sind, – bei welchen die RF-Komponenten entfernt oder abgeschaltet sind, – bei welchen ein Eingang für die RX-Basisbandsignale mit dem Ausgang der optischen Empfangseinrichtung entsprechend Anspruch 1 oder einer Despreadingeinrichtung entsprechend Anspruch 2 verbunden ist, – bei welchen ein Ausgang für die TX-Basisbandsignale mit der optischen Sendeeinrichtung nach Anspruch 1 oder einer Spreadingeinrichtung entsprechend Anspruch 2 verbunden ist, – bei welchen ein Clock-Interface alle erforderlichen Takte des TDMA und TDD sowie für eine entsprechend Anspruch 2 optional vorhandene Spreadingeinrichtung und/oder eine optional vorhandene Despreadingeinrichtung bereitstellt.
Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Spreadingverfahren DS CDMA (= Direct Sequence Code Division Multiple Access) benutzt wird und die Codesequenzen Barkercodes sind.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optischen Strahler der Sendeeinichtungen und optischen Sensoren der Empfangseinrichtungen sowohl der Basisstationsseite als auch der Mobilteile als Strahler-/Sensorkombinationen (4, 12) ausgeführt sind, wobei Strahler und Sensoren einer solchen Einheit jeweils identische Strahlungscharakteristiken aufweisen.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzeigeeinrichtung (7) wahlweise als ein 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 Versorgungsbereichen der Strahler-/Sensoreinheiten (4), in Listenform oder in einer graphischen Darstellung des Versorgungsbereiches des Gesamtsystems darstellt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei 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 den veränderten Auswahlstatus über den Datenausgang (8) der Anzeigeeinrichtung (7) übergibt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Diversityeinrichtung (6) und die optional an ihre Eingänge angeschalteten Despreadingeinrichtungen (20) vorzugsweise durch eine integrierte Einrichtung, umfassend einen Digitalen Signalprozessor, realisiert werden.