DE10153462B4

DE10153462B4 - A method of operating a multi-node system and a base station according to TDMA

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Publication number: DE10153462B4
Application number: DE10153462.0A
Authority: DE
Inventors: Christoffer Apneseth; Dr.-Ing. Dzung Dacfey; Snorre Kjesbu; Harald Vefling; Anne E. Vallestad; Niels Aagvaak
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland; ABB Research Ltd Sweden
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland; ABB Research Ltd Sweden
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: DE10153462A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Systems mit mehreren Knoten (S.1...S.n) und einer Basisstation (BS) gemäß TDMA (Time Division Multiple Access), a) wobei zyklische TDMA-Datenübertragungsblöcke (FR.1...FR.m) übertragen werden und sich jeder TDMA-Datenübertragungsblock aus sukzessive nacheinander folgenden Zeitschlitzen (TS.1...TS.n) zusammensetzt, b) wobei jeder Zeitschlitz (TS.1...TS.n) einem bestimmten Knoten (S.1...S.n) zugeordnet ist, c) wobei die Basisstation (BS) die zu übermittelnden Signale gemäß einer vorgegebenen ersten Sequenz derart von verschiedenen Antennen (A.1...A.N) absendet, dass eine Antennen-Umschaltung stets zwischen zwei TDMA-Datenübertragungsblöcken (FR.1...FR.m) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, d) dass die Basisstation (BS) für den Empfang von Signalen gemäß einer zweiten vorgegebenen, von der ersten Sequenz unterschiedlichen, nicht überlappenden Sequenz zwischen verschiedenen Antennen (A.1...A.N) umschaltet, e) dass im Falle nicht zufriedenstellender Signalübertragung eine automatische Wiederholungsaufforderung erfolgt, f) wobei die vom Knoten abgesandte Wiederholungsaufforderung von einer Antenne der Basisstation empfangen wird, welche nicht an der zuvor mangelhaften Signalübertragung beteiligt gewesen ist und g) wobei die den TDMA-Datenübertragungsblock wiederholt sendende Antenne der Basisstation nicht diejenige Antenne ist, welche an der zuvor mangelhaften Signalübertragung beteiligt gewesen ist.Method for operating a system with several nodes (S.1 ... Sn) and a base station (BS) according to TDMA (Time Division Multiple Access), a) whereby cyclical TDMA data blocks (FR.1 ... FR.m) are transmitted and each TDMA data frame is composed of successively successive time slots (TS.1 ... TS.n), b) wherein each time slot (TS.1 ... TS.n) corresponds to a specific node (S.1. ..Sn), c) wherein the base station (BS) sends the signals to be transmitted according to a predetermined first sequence from different antennas (A.1 ... AN) such that an antenna switchover always takes place between two TDMA data transmission blocks (FR.1 ... FR.m), characterized in that d) that the base station (BS) for receiving signals according to a second predetermined sequence, different from the first sequence, does not overlap between different antennas (A.1 ... AN) switches, e) that in the case of unsatisfactory S signal transmission there is an automatic repeat request, f) the repeat request sent by the node is received by an antenna of the base station which was not involved in the previously defective signal transmission and g) the antenna of the base station repeatedly transmitting the TDMA data transmission block is not that antenna , which was involved in the previously poor signal transmission.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Systems mit mehreren Knoten und einer Basisstation gemäß TDMA, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for operating a system with a plurality of nodes and a base station according to TDMA, according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung kann beispielsweise bei einem System mit einer Vielzahl drahtloser Sensoren und/oder Aktoren bzw. allgemein Knoten und einer Basisstation verwendet werden, welches in einer Maschine oder Anlage, beispielsweise Industrieroboter, Herstellungsautomat oder Fertigungsautomat installiert ist. Als Sensoren bzw. Aktoren können Näherungsschalter/Näherungssensoren, Temperaturmesssensoren, Druckmesssensoren, Strommesssensoren oder Spannungsmesssensoren bzw. mikromechanische, piezoelektrische, elektrochemische, magnetostriktive, elektrostatische oder elektromagnetische Aktoren verwendet werden.The invention can be used, for example, in a system with a multiplicity of wireless sensors and / or actuators or, in general, nodes and a base station which is installed in a machine or plant, for example an industrial robot, automatic manufacturing machine or automatic production machine. Proximity switches / proximity sensors, temperature measuring sensors, pressure measuring sensors, current measuring sensors or voltage measuring sensors or micromechanical, piezoelectric, electrochemical, magnetostrictive, electrostatic or electromagnetic actuators can be used as sensors or actuators.

Aus der WO 98/53559 A2 ist eine Leistungsregelunlg in mobilen (TDMA) Kommunikationssystemen bekannt, wobei bei Absendung eines Funksignals Frequenz-Hopping oder Antennen-Hopping oder Zeitschlitz-Hopping eingesetzt wird, um auf diese Weise auftretendes Signal-Fading zu reduzieren. Beim Antennen-Hopping werden mindestens zwei räumlich unterschiedlich positionierte Antennen eingesetzt, wodurch unterschiedliche Signal-Ausbreitungswege mit unterschiedlichen AusbreitungsBedingungen entstehen. Die Sende- und/oder Empfangs-Antenne wird gemäß einem vorgegebenen Hopping-Muster von Zeitschlitz zu Zeitschlitz gewechselt. Die Leistungsregelung erfolgt in Abhängigkeit der Qualität des empfangenen Signals.From the WO 98/53559 A2 is a Leistungsregelunlg in mobile (TDMA) communication systems known, wherein when sending a radio signal frequency hopping or antenna hopping or time slot hopping is used to reduce this occurring signal fading. When antenna hopping at least two spatially differently positioned antennas are used, creating different signal propagation paths with different propagation conditions arise. The transmitting and / or receiving antenna is changed from time slot to time slot according to a predetermined hopping pattern. The power control is dependent on the quality of the received signal.

Aus der US 6 085 076 ist die Antennen-Umschaltung bei drahtlosen Kommunikationssystemen bekannt. Dabei empfängt eine Basisstation die Funksignale von mehreren Nutzer-Stationen über mehrere Antennen und wählt eine Antenne entsprechend der gemessenen Qualitäts-Resultate aus, wobei die Antennenauswahl vorzugsweise von Zeitschlitz zu Zeitschlitz erfolgt. Auch die Absendung eines Funksignals an eine Nutzer-Station erfolgt über die für den Empfang ausgewählte Antenne.From the US Pat. No. 6,085,076 Antenna switching is known in wireless communication systems. In this case, a base station receives the radio signals from a plurality of user stations via a plurality of antennas and selects an antenna according to the measured quality results, wherein the antenna selection is preferably carried out from time slot to time slot. The transmission of a radio signal to a user station via the antenna selected for the reception.

Aus Olofsson, H.; Almgren, M.; Hook, M.: Transmitter diversity with antenna hopping for wireless communication systems, Vehicular Technology Conference, 1997, IEEE 47th, S. 1743–1747, vol. 3,4; 4.–7. Mai 1997 ist Antennen-Hopping bei drahtlosen Kommunikationssystemen bekannt. Dabei kann sowohl Empfangs-Antennen-Diversität als auch Sende-Antennen-Diversität verwendet werden. Zwei oder mehr Antennen befinden sich in unterschiedlichen Positionen oder weisen unterschiedliche Polarisation auf. Bei einem TDMA-System ist jeder Datenübertragungsblock kanalcodiert und überlappend, um diskrete Informations-Pakete in bestimmten Zeitschlitzen zu Obertragen. Es wird dabei ein Transmit-Antenna-Diversity Verfahren verwendet, bei dem jede Antenne das gleiche Funksignal sendet, aber zeitversetzt um z. B. wenige Mikrosekunden. Der Zeitversatz ist nötig, damit sich die Funksignale nicht durch destruktive Interferenz am Empfängerstandort auslöschen. Ein Empfänger kann diese zeitversetzten Signale mittels eines Equalizers wieder fangen.From Olofsson, H .; Almgren, M .; Hook, M .: Transmitter diversity with antenna hopping for wireless communication systems, Vehicular Technology Conference, 1997, IEEE 47th, p. 1743-1747, vol. 3.4; 4-seventh May 1997 antenna hopping in wireless communication systems is known. In this case, both reception antenna diversity and transmission antenna diversity can be used. Two or more antennas are in different positions or have different polarization. In a TDMA system, each frame is channel encoded and overlapping to carry discrete information packets in certain time slots. It is a transmit antenna diversity method used in which each antenna transmits the same radio signal, but delayed by z. B. a few microseconds. The time offset is necessary so that the radio signals do not cancel each other out by destructive interference at the receiver site. A receiver can recapture these time-shifted signals by means of an equalizer.

In der DE 199 26 799 A1 wird ein System für eine Vielzahl von drahtlosen Näherungssensoren aufweisende Maschine, insbesondere Fertigungsautomat, vorgeschlagen, wobei

– jeder Näherungssensor mindestens eine zur Energieaufnahme aus einem mittelfrequenten Magnetfeld geeignete Sekundärwicklung aufweist,
– wobei mindestens eine von einem mittelfrequenten Oszillator gespeiste Primärwicklung zur drahtlosen Versorgung der Näherungssensoren mit elektrischer Energie vorgesehen ist,
– und wobei jeder Näherungssensor mit einer Sendeeinrichtung ausgestattet ist, welche interessierende Sensor-Informationen beinhaltende Funksignale an eine zentrale, mit einem Prozeßrechner der Maschine verbundene Basisstation abgibt.

In the DE 199 26 799 A1 a system for a plurality of wireless proximity sensors having machine, in particular automatic manufacturing machine, proposed

Each proximity sensor has at least one secondary winding suitable for absorbing energy from a medium-frequency magnetic field,
Wherein at least one of a medium-frequency oscillator-powered primary winding for wireless supply of the proximity sensors is provided with electrical energy,
- And wherein each proximity sensor is equipped with a transmitting device which outputs sensor information containing interest radio signals to a central, connected to a process computer of the machine base station.

Bei diesem drahtlosen System entfällt im Vergleich zu konventionellen Lösungen mit Draht/Kabelanschluß zur elektrischen Energieversorgung und zur Kommunikation der durch Planung, Material, Installation, Dokumentation und Wartung bedingte relativ hohe Kostenfaktor der Draht/Kabelanschlüsse. Es können keine Ausfälle aufgrund von Kabelbrüchen oder schlechten, beispielsweise korrodierten Kontakten auftreten.This wireless system eliminates the relatively high cost of wire / cable connections associated with planning, materials, installation, documentation, and maintenance compared to conventional wire / cable electrical power and communication solutions. There can be no failure due to cable breaks or bad, such as corroded contacts.

In der DE 199 26 562 A1 werden ein Verfahren und eine Anordnung zur drahtlosen Versorgung einer Vielzahl Aktoren mit elektrischer Energie, ein Aktor und eine Primärwicklung hierzu sowie ein System für eine eine Vielzahl von Aktoren aufweisende Maschine vorgeschlagen, wobei die vorgeschlagene Technologie bezüglich Energieversorgung und Kommunikation gleichartig der vorstehend für die DE 199 26 799 A1 angegebenen Technologie ist.In the DE 199 26 562 A1 For example, there are proposed a method and an arrangement for wirelessly supplying a plurality of actuators with electrical energy, an actuator and a primary winding therefor, as well as a system for a multiplicity of actuators, the proposed technology relating to power supply and communication being similar to those described above for the DE 199 26 799 A1 specified technology is.

Für die Funkübertragung wird dabei vorzugsweise die TDMA-Technologie (Time Division Multiple Access) eingesetzt, bei der die Informationen bzw. Signale von/zu den Aktoren bzw. Sensoren (Knote) in Form zyklischer TDMA-Datenübertragungsblöcke übermittelt werden, wobei jedem Sensor/Aktor ein bestimmter Zeitschlitz innerhalb eines Datenübertragungsblockes zugeordnet ist. Aufgrund unterschiedlicher Entfernungen der Sensoren bzw. Aktoren von der Basisstation und unterschiedlicher Lage relativ zur Basisstation ist prinzipiell die Gefahr gegeben, daß Signal-Schwund (Kanal-Fading) die Leistungsfähigkeit der Signalübertragung des Systems sowohl am Ort der Basisstation als auch am Ort der einzelnen Knoten beträchtlich herabsetzt.For the radio transmission preferably the TDMA technology (Time Division Multiple Access) is used, in which the information or signals from / to the actuators or sensors (node) are transmitted in the form of cyclic TDMA frames, each sensor / actuator a certain time slot is allocated within a frame. Due to different distances of the sensors or actuators from the base station and different position relative to the base station is in principle the danger Signal fading (channel fading) significantly reduces the signal transmission performance of the system both at the base station site and at the individual node site.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Systems mit mehreren Knoten und einer Basisstation gemäß TDMA der eingangs genannten Art anzugeben, das die Leistungsfähigkeit der Signalübertragung verbessert.The invention has for its object to provide a method for operating a system with multiple nodes and a base station according to TDMA of the type mentioned, which improves the performance of the signal transmission.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die vorgeschlagenen Antennen-Diversitäten in einem drahtlosen Kommunikationssystem mit bidirektionaler Echtzeit-Kommunikation zwischen einer Basisstation und einer Vielzahl von Knoten die Leistungsfähigkeit der Signalübertragung des Systems verbessert wird, indem eine passend auf die zu sendenden TDMA-Datenübertragungsblöcke ausgerichtete Antennen-Umschaltung auf Seiten des Senders der Basisstation erfolgt. Des weiteren erfolgt eine fest vorgegebene und nicht adaptive, passend auf die zu empfangenden TDMA-Datenübertragungsblöcke ausgerichtete Antennen-Umschaltung auf Seiten des Empfängers der Basisstation. Vorteilhaft wird hierdurch Signal-Schwund (Kanal-Fading) entgegengewirkt. Es können dieselben Antennen sowohl für die sendeseitige als auch für die empfängerseitige Antennen-Umschaltung in verschiedenen Zeitspannen – abhängig von den Sequenzen – verwendet werden.The advantages attainable with the invention are in particular that the proposed antenna diversity in a wireless communication system with bidirectional real-time communication between a base station and a plurality of nodes, the performance of the signal transmission of the system is improved by a suitable to be sent to the TDMA frames aligned antenna switching takes place on the part of the transmitter of the base station. Furthermore, there is a fixed predetermined and non-adaptive, adapted to the received TDMA frames transmitting antenna switching on the part of the receiver of the base station. This advantageously counteracts signal fading (channel fading). The same antennas can be used for both the transmitting side and the receiver side antenna switching in different time periods, depending on the sequences.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further advantages will be apparent from the following description.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to the embodiments illustrated in the drawings. Show it:

1 eine mit mehreren Antennen versehene Basisstation, 1 a multi-antenna base station,

2 ein System mit einer Vielzahl von Sensoren und/oder Aktoren und einer Basisstation, 2 a system with a plurality of sensors and / or actuators and a base station,

3 einen zyklischen TDMA-Datenübertragungsblock, 3 a cyclic TDMA frame,

4. eine Folge von sukzessive aufeinanderfolgenden Datenübertragungsblöcken. 4 , a sequence of successive successive frames.

In 2 ist ein System mit einer Vielzahl von Knoten, vorzugsweise Sensoren und/oder Aktoren (Knoten) und einer Basisstation dargestellt. Es ist eine Vielzahl von Sensoren und/oder Aktoren S.1, S.2, S.3...S.n (n = beliebige ganze positive Zahl) vorgesehen, welche beispielsweise innerhalb einer Anlage installiert oder an einer Maschine, insbesondere einem Fertigungsautomat befestigt sind. Es ist nachfolgend stets von Sensoren/Aktoren S.1...S.n die Rede, wobei es sich beim einzelnen Bauteil wahlweise um einen Sensor oder um einen Aktor handeln kann. Im allgemeinen weisen die Sensoren einen die Sensor-Umgebung detektierenden Sensorkopf mit nachgeschalteter Signalauswertung sowie die Aktoren eine Aktoreinheit (beispielsweise ein Druckluftventil oder ein Schütz) sowie eine Ansteuereinheit hierfür auf.In 2 a system with a plurality of nodes, preferably sensors and / or actuators (nodes) and a base station is shown. It is a variety of sensors and / or actuators S.1, S.2, S.3 ... Sn (n = any integer positive number) provided, which, for example, installed within a system or attached to a machine, in particular a production machine are. It is always below by sensors / actuators S.1 ... Sn the question, which may be the individual component either a sensor or an actuator. In general, the sensors have a sensor head detecting the sensor environment with downstream signal evaluation and the actuators an actuator unit (for example, a compressed air valve or a contactor) and a drive unit for this purpose.

Die Sensoren und/oder Aktoren S.1...S.n weisen jeweils eine Kommunikationseinrichtung auf, welche den erforderlichen Funksender und/oder Funkempfänger enthält, um derart eine drahtlose Kommunikation zwischen der Basisstation BS und den Sensoren/Aktoren S.1...S.n zu ermöglichen. Bei einem Sensor gelangt das aufbereitete Sensorsignal zu einem Modulator/Codierer mit nachgeschaltetem Funksender und Antenne, wo es an die Basisstation BS gesendet wird. Bei einem Aktor gelangt das von der Basisstation BS gesendete Ansteuersignal über eine Antenne, einen Funkempfänger und einen Demodulator/Decodierer zur Ansteuereinheit.The sensors and / or actuators S.1... Sn each have a communication device which contains the required radio transmitter and / or radio receiver, in order thus to provide wireless communication between the base station BS and the sensors / actuators S.1 to enable. In a sensor, the processed sensor signal passes to a modulator / encoder with a downstream radio transmitter and antenna, where it is sent to the base station BS. In an actuator, the control signal sent by the base station BS passes through an antenna, a radio receiver and a demodulator / decoder to the drive unit.

Die Basisstation BS ist Zweckmäßig an einen Zentralrechner (Prozeßrechner, Speicherprogrammierbare Steuerung) angeschlossen und weist eine Kommunikationseinrichtung auf, welche Sensorsignale der Sensoren und Meldesignale betreffend den aktuellen Zustand von Aktoren (uplink, „in Aufwärtsrichtung”, von den Sensoren/Aktoren zur Basisstation) empfängt, Ansteuersignale zur Aktivierung/Deaktivierung der Aktoren abgibt und Signale zur Einstellung von spezifischen Parametern der Aktoren und Sensoren abgibt (downlink, „in Abwärtsrichtung”, von der Basisstation zu den Sensoren/Aktoren). Die Kommunikationseinrichtung der Basisstation BS weist mehrere Antennen auf, an welche ein Funkempfänger und ein Funksender angeschlossen sind.The base station BS is expediently connected to a central computer (process computer, programmable logic controller) and has a communication device which receives sensor signals of the sensors and message signals relating to the current state of actuators (uplink, "upwards", from the sensors / actuators to the base station) , Outputs control signals for activating / deactivating the actuators and outputs signals for setting specific parameters of the actuators and sensors (downlink, "in the downward direction", from the base station to the sensors / actuators). The communication device of the base station BS has a plurality of antennas, to which a radio receiver and a radio transmitter are connected.

Die Signale des Funkempfängers werden einem Demodulator/Decodierer zugeführt und dem Funksender ist ein Modulator/Codierer vorgeschaltet.The signals of the radio receiver are fed to a demodulator / decoder and the radio transmitter is preceded by a modulator / encoder.

Die eingesetzte digitale Kommunikationstechnik basiert auf TDMA. Um die uplink-Signale und downlink-Signale unterscheiden zu können, wird FDD (Frequency Division Duplexing) eingesetzt. Während die downlink-Signale kontinuierlich von der Basisstation gesendet werden, senden die Knoten nur dann uplink-Signale zur Basisstation, wenn gewisse definierte Ereignisse auftreten, beispielsweise wenn ein Näherungsschalter die Annäherung eines Objektes detektiert.The digital communication technology used is based on TDMA. In order to differentiate the uplink signals and downlink signals, FDD (Frequency Division Duplexing) is used. While the downlink signals are being transmitted continuously by the base station, the nodes only send uplink signals to the base station when certain defined events occur, for example when a proximity switch detects the approach of an object.

In 3 ist ein zyklischer TDMA-Datenübertragungsblock dargestellt, wie er beim vorgeschlagenen System verwendet wird. Ein derartiger Datenübertragungsblock oder Rahmen FR.1 setzt sich aus n sukzessive nacheinander folgenden Zeitschlitzen TS.1, TS.2...TS.n zusammen. Jeder Zeitschlitz TS.1...TS.n innerhalb des Rahmens ist einem bestimmten Sensor oder Aktor S.1...Sn zugeordnet. Die Dauer einer Nachricht von einem Knoten zur Basisstation ist typischerweise gleich der Dauer eines Zeitschlitzes. Obwohl beispielsweise die Sensoren ihre Nachrichten in zufälligen Augenblicken generieren, erfolgt eine an den zugeordneten Zeitschlitz TS.1...TS.n angepaßte Übertragung. Um sicherzustellen, daß die in einem Zeitschlitz TS.1...TS.n enthaltene Information auch dem richtigen Aktor zugeordnet wird, bzw. um sicherzustellen, daß ein Sensor die der Basisstation zu übermittelnde Information während des richtigen Zeitschlitzes absendet, enthält jeder Zeitschlitz TS.1...TS.n ein typisches Synchronisationswort zur exakten Synchronisation zwischen Basisstation BS einerseits und Sensoren/Aktoren S.1...S.n andererseits.In 3 a cyclic TDMA frame is shown as used in the proposed system. Such a data frame or frame FR.1 is composed of n successive successive time slots TS.1, TS.2... TS.n. Each time slot TS.1 ... TS.n within the frame is assigned to a specific sensor or actuator S.1 ... Sn. The duration of a message from a node to the base station is typically equal to the duration of a timeslot. For example, although the sensors generate their messages at random moments, a transmission adapted to the associated timeslot TS.1 ... TS.n occurs. To ensure that the information contained in a timeslot TS.1 ... TS.n is also assigned to the correct actuator or to ensure that a sensor sends the information to be transmitted to the base station during the correct time slot, each time slot TS contains .1 ... TS.n a typical synchronization word for exact synchronization between base station BS on the one hand and sensors / actuators S.1 ... Sn on the other hand.

In 4 ist in diesem Zusammenhang eine Folge von sukzessive aufeinanderfolgenden Datenübertragungsblöcken bzw. Rahmen FR.1, FR.2, FR.3...FR.m (m = beliebige ganze positive Zahl) dargestellt.In 4 is in this context a sequence of successive successive frames or frames FR.1, FR.2, FR.3 ... FR.m (m = any integer positive number) shown.

In 1 ist eine mit mehreren Antennen versehene Basisstation dargestellt. Im Ausführungsbeispiel weist die Basisstation BS vier Antennen A.1, A.2, A.3, A.N (N = beliebige ganze positive Zahl) auf. Über einen Antennen-Umschalter 3 ist jede dieser Antennen A.1...A.N wahlweise mit einem Sender 1 oder mit auch einem Empfänger 2 der Basisstation BS verbindbar. Die koordinierte Verbindung zwischen Antenne einerseits und Sender oder Empfänger andererseits während einer bestimmten Zeitspanne erfolgt unter Einsatz einer Ansteuerung 4.In 1 a multi-antenna base station is shown. In the exemplary embodiment, the base station BS has four antennas A.1, A.2, A.3, AN (N = arbitrary whole positive number). Via an antenna switch 3 each of these antennas A.1 ... AN is optionally with a transmitter 1 or with a receiver as well 2 the base station BS connectable. The coordinated connection between the antenna on the one hand and the transmitter or receiver on the other hand during a certain period of time is carried out using a drive 4 ,

Der Sender 1 der Basisstation BS hat keinerlei Information über die Empfangsverhältnisse an den Knoten. Deshalb wird das übertragene downlink-Signal entsprechend einer festgelegten periodischen Sequenz zwischen den N verschiedenen Antennen A.1...A.N umgeschaltet. Dabei findet die Umschaltung jeweils zwischen den einzelnen TDMA-Datenübertragungsblöcken FR.1...FR.m statt, so daß der verwendete downlink-Kanal zwischen der Basisstation BS und einem bestimmten Knoten in von der Sequenz vorgegebenen Art und Weise am Ende eines Datenübertragungsblocks wechselt.The transmitter 1 the base station BS has no information about the reception conditions at the node. Therefore, the transmitted downlink signal is switched in accordance with a fixed periodic sequence between the N different antennas A.1 ... AN. In this case, the switching takes place in each case between the individual TDMA frames FR.1... FR.m, so that the downlink channel used between the base station BS and a specific node changes in the manner predetermined by the sequence at the end of a frame ,

Diese durch die Sequenz vorgegebene und bestimmte Auswahl der Schaltaugenblicke erleichtert die Implementation am Sender 1 der Basisstation BS und erhöht die Wahrscheinlichkeit beträchtlich, daß jeder Knoten aus den N verschiedenen downlink-Signalen mit Datenübertragungsblöcken zumindest ein gutes downlink-Signal mit Datenübertragungsblock erhält. Selbstverständlich sind die verschiedenen Antennen A.1...A.N der Basisstation BS derart passend anzuordnen, daß die Fading-Bedingungen zwischen der Antenne eines bestimmten Knotens und den verschiedenen Antennen A.1...A.N der Basisstation BS statistisch unabhängig sind.This predetermined by the sequence and certain selection of the switching moments facilitates implementation at the transmitter 1 the base station BS and significantly increases the likelihood that each node of the N different downlink signals with frames will receive at least a good downlink signal with frame. Of course, the various antennas A.1 ... AN are to be arranged suitably to the base station BS such that the fading conditions between the antenna of a particular node and the various antennas A.1 ... AN of the base station BS are statistically independent.

Hinsichtlich des uplink-Kanals gibt es mehrere Möglichkeiten der Realisierung von Antennen-Diversitäten bezüglich des Empfängers 2 der Basisstation BS. Die Leistung des Systems kann erhöht werden, indem mehrere parallele, unterschiedlich positionierte Antennen an der Basisstation BS implementiert werden, wobei die Signale dieser Antennen entweder auf der Ebene des Basisbandes selektiert bzw. miteinander kombiniert werden oder alternativ hierzu nach erfolgter Dekodierung der gesamten Nachricht.With regard to the uplink channel, there are several ways of implementing antenna diversity with respect to the receiver 2 the base station BS. The performance of the system can be increased by implementing several parallel, differently positioned antennas at the base station BS, the signals of these antennas being selected either at the baseband level, or alternatively after decoding the entire message.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das uplink-Signal von denselben N Antennen A.1...A.N empfangen, welche auch zum Senden des downlink-Signals dienen, jedoch erfolgt die Antennen-Umschaltung zwischen den einzelnen TDMA-Datenübertragungsblöcken gemäß einer zum downlink-Kanal unterschiedlichen und hiermit nicht überlappenden Sequenz. Diese bevorzugte Ausführungsform erlaubt eine Trennung von ”Sender-Antennen” und ”Empfänger-Antennen” und erfordert keine adaptiven Antennen-Diversitäten an der Basisstation BS. Einerseits wird hierdurch die Implementierung beträchtlich erleichtert, andererseits wird hierdurch zuverlässig sichergestellt, daß der logische uplink-Kanal nicht aufgrund von Schwund (Fading) zwischen der sendenden Antenne eines Knotens und einer der empfangenden Antennen der Basisstation signifikant verschlechtert wird.According to a preferred embodiment, the uplink signal is received by the same N antennas A.1 ... AN, which also serve to transmit the downlink signal, but antenna switching takes place between the individual TDMA frames according to a downlink channel different and not overlapping sequence. This preferred embodiment allows separation of "transmitter antennas" and "receiver antennas" and does not require adaptive antenna diversity at the base station BS. On the one hand, this considerably facilitates the implementation, on the other hand it reliably ensures that the logical uplink channel is not significantly degraded due to fading between the transmitting antenna of a node and one of the receiving antennas of the base station.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine hohe Zuverlässigkeit hinsichtlich der Nachrichten-Übertragung erzielt, indem die Dauer T_FR eines TDMA-Datenübertragungsblocks unter Berücksichtigung der Anzahl N der Antennen derart ausgewählt wird, daß das Produkt N·T_FR kleiner ist als die höchtstzulässige Übertragungsverzögerung bezüglich der Signalübertragung zwischen Knoten und Basisstation, wobei eine geeignete Wiederholung der zu übertragenden Nachrichten erfolgt.With the aid of the method according to the invention, a high reliability in terms of message transmission is achieved by selecting the duration T _{FR of} a TDMA frame taking into account the number N of antennas such that the product N · T _{FR is} smaller than the highest permissible transmission delay with respect to the signal transmission between node and base station, wherein a suitable repetition of the messages to be transmitted takes place.

Im Falle nicht zufriedenstellender Signalübertragung eignet sich das vorgeschlagene Verfahren zur Antennen-Umschaltung vorteilhaft für eine Kombination mit Verfahren zur automatischen Wiederholungsaufforderung (ARQ, automatic request for repeat), bei denen bedarfsweise, d. h. im Falle nicht zufriedenstellender Signalübertragung, einzelne TDMA-Datenübertragungsblöcke wiederholt und damit mehrfach übertragen werden. Wesentlich dabei ist es, daß die vom Knoten abgesandte Wiederholungsaufforderung von einer Antenne der Basisstation empfangen wird, welche nicht an der zuvor mangelhaften Signalübertragung beteiligt gewesen ist. Des weiteren ist es wesentlich, daß die den TDMA-Datenübertragungsblock wiederholt sendende Antenne der Basisstation nicht diejenige Antenne ist, welche an der zuvor mangelhaften Signalübertragung beteiligt gewesen ist.In the case of unsatisfactory signal transmission, the proposed method for antenna switching is advantageously suitable for a combination with automatic request for repeat (ARQ) methods in which, if necessary, d. H. in case of unsatisfactory signal transmission, individual TDMA frames repeated and thus transmitted several times. What is essential here is that the repeat request sent by the node is received by an antenna of the base station which was not involved in the previously defective signal transmission. Furthermore, it is essential that the antenna of the base station repeatedly transmitting the TDMA frame is not the antenna which has been involved in the previously defective signal transmission.

Claims

Method for operating a system with multiple nodes (S.1 ... Sn) and a base station (BS) according to TDMA (Time Division Multiple Access), a) wherein cyclic TDMA frames (FR.1 ... FR.m) and each TDMA frame is composed of successive consecutive time slots (TS.1 ... TS.n), b) each time slot (TS.1 ... TS.n) being assigned to a particular node (S.1. ..Sn), c) wherein the base station (BS) sends the signals to be transmitted according to a predetermined first sequence of such different antennas (A.1 ... AN), that an antenna switching always between two TDMA frames (FR.1 ... FR.m), characterized in that d) that the base station (BS) for the reception of signals according to a second predetermined, non-overlapping sequence of different antennas (A.1 ... AN), e) that in the case of unsatisfactory Signa f) wherein the repeat request sent by the node is received by an antenna of the base station which has not been involved in the previously defective signal transmission; and g) wherein the antenna of the base station repeatedly transmitting the TDMA frame is not the antenna which was involved in the previously defective signal transmission.

Method according to Claim 1, characterized in that the same antennas (A.1 ... AN) are used for sending and receiving signals.