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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines funkbasierten
Kommunikationssystems gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiter eine Basisstation
und ein Mobilteil zur Durchführung
des Verfahrens.
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Es
sind funkbasierte Kommunikationssysteme bekannt, wie zum Beispiel
ein nach dem sogenannten DECT-Standard arbeitendes Kommunikationssystem,
zu dem eine Basisstation und daran angeschlossene beziehungsweise
angemeldete Mobilteile in der Anzahl wenigstens eins gehören.
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In
einem solchen Kommunikationssystem werden unabhängig von dessen Ruhezustand
oder Aktivzustand, in denen in dem ersten Fall keine und in dem
zweiten Fall eine Kommunikation abgewickelt wird, wenigstens spezielle
Signale zwischen der Basisstation und den daran angemeldeten Mobilteilen mit
vorgegebener Übertragungsleistung
und zugehöriger
vorgegebener Übertragungszeit,
was einen ursprünglichen
Zustand darstellen soll, übertragen. Eine
solche Übertragung
ist notwendig, um wenigstens einen synchronisierten Zustand zwischen
der Basisstation und den daran angemeldeten Mobilteilen aufrecht
zu erhalten.
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Daneben
wünscht
sich ein Kunde beziehungsweise ein Benutzer eines solchen Kommunikationssystems,
dass dieses System zumindest in der Summe auf Grund einer möglichst
geringen Sendeleistung eine möglichst
geringe Funkbelastung für
ihn verursacht. Gleichzeitig soll aber eine Feldstärkeanzeige
im Empfänger,
das heißt,
in einem betreffenden Mobilteil, möglich sein, und zwar so, dass
eine akustische und/oder optische Anzeige diesbezüglich möglich ist.
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Bekannt
ist bei DECT-Kommunikationssystemen beziehungsweise in sogenannten
TDMA/FDMA-Systemen (Time Division Multiple Access-/Frequency Division
Multiple Access-Systemen), um eine Feldstärkeinformation in einem Mobilteil,
allgemein in einem Empfänger,
zu erhalten, dass der Sender, die Basisstation, zyklisch mit einer
konstanten Sendeleistung x dBm sendet.
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US 2006/0205443 A1 beschreibt
ein Funkkommunikationsgerät
und Verfahren zur Energieeinsparung mit energiebewusster Anpassung
der Verbindungsparameter, wobei das Funkkommunikationsgerät beispielsweise
in ein drahtloses lokales Netzwerk operieren kann. Dabei besteht
die Möglichkeit,
die Leistungsstufe des Funkkommunikationsgerätes auf einen Wert, der kleiner
als ein Maximalwert ist zu reduzieren. Dem Funkkommunikationsgerät ist es
möglich,
die Durchflussleistung abzustimmen; das heißt, das Funkkommunikationsgerät ist in
der Lage, einen Kommunikationskanal für eine längere Zeit zu besetzen, um
ein Datenpaket zu senden, während die
Gesamtleistung zur Übertragung
des Datenpakets reduziert wird.
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Entsprechend
4 von
US 2006/0205443 A1 umfasst ein lokales Netzwerk
(Datennetz) eine Schnittstelle zwischen Zugangspunkten des lokalen Netzwerks,
beispielsweise das Internet. In diesem Zusammenhang kann das Funkkommunikationsgerät beispielsweise
ein tragbarer Computer sein, der in der Lage ist, mit dem Internet
durch drahtlose Kopplung an eines der Zugangspunkte zu kommunizieren.
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Das
Funkkommunikationsgerät
ist so konfiguriert, dass es in der Lage ist zu entscheiden, ob
die Übertragung
bei gleicher Servicequalität
in einer kleineren Datenrate geschaltet werden muss. Daher belegt
das Funkkommunikationsgerät
in diesem Betriebsmodus den Kommunikationskanal für eine längere Zeit, welcher
daraufhin seinen Leistungsverbrauch reduziert und sich selbst vor
einer Schädigung
schützt.
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Alternativ
kann die Übertragungsleistung
dadurch reduziert werden, indem das Funkkommunikationsgerät in einen
Schlafmodus versetzt wird, falls kein Nachrichtenverkehr stattfindet
und aggregiert die Daten falls der Nachrichtenverkehr intermittiert, wobei
dies die Anzahl der Übertragungsversuche
auf Kosten einer zeitlich erhöhten
Verzögerung
reduziert.
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Eine
weitere alternative Methode ist es, in Leitungssystemen verschiedene
Bitraten dadurch zu erreichen, indem verschiedene Betriebsmoden
ausgewählt
werden, wobei ein Betriebsmodus einer unterschiedlichen Bitrate
entspricht. Jeder Betriebsmodus beansprucht ein unterschiedliches
Signal-Rausch-Verhältnis, um
den Servicequalitätsansprüchen zu
genügen.
Leistungssteuerung besteht aus einer Übertragung bei einer kleinstmöglichen Leistung,
um ein gewünschtes
Rauschverhältnis
aufrechtzuerhalten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einem Kommunikationssystem
der eingangs genannten Art, dieses in der Weise technisch zu verbessern,
dass die Funkbelastung durch ein solches System für einen
Benutzer verringert ist, dass aber trotzdem stets die Synchronisation
zwischen den Systemkomponenten aufrechterhalten und in den Empfängern stets
eine Feldstärkeanzeige möglich ist.
Im Detail ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, eine Basisstation
und ein Mobilteil für ein
solches System anzugeben.
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Gelöst wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
ein Verfahren, das die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte
aufweist. Weiter wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
eine Basisstation gelöst,
die die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale aufweist. Schließlich wird
diese Aufgabe erfindungs gemäß durch
ein Mobilteil gelöst,
das die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale aufweist.
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Danach
wird bezüglich
des Verfahrens zum Betreiben eines funkbasierten Kommunikationssystems,
das eine Basisstation und wenigstens ein einziges, an der Basisstation
angemeldetes Mobilteil umfasst, im Ruhezustand von der Basisstation
den angemeldeten Mobilteilen über
eine entsprechende Signalisierung mitgeteilt, dass beabsichtigt
ist, die für die
Aufrechterhaltung der Synchronisation des Systems eingesetzte Sendeleistung,
das heißt
der Sendeleistung für
die Übertragung
der dafür
notwendigen Signale bei gleichzeitiger Verlängerung der Übertragungszeit
für diese
Signalübertragung
herabzusetzen. Sofern ein Mobilteil auf eine solche Sendeleistungsherabsetzung
in geeigneter Weise reagieren kann sendet ein solches Mobilteil
eine positive Rückmeldung
an die Basisstation. So weit die Basisstation für ein Mobilteil eine solche
positive Rückmeldung
erhält,
setzt es für
dieses Mobilteil die Sendeleistung herab. Gleichzeitig führt ein
betreffendes Mobilteil eine entsprechende Grenzfrequenz-Umschaltung
im eigenen Kanalfilter durch, um sich auf diese Weise an die von
der Basisstation vorgenommene Herabsetzung der Sendeleistung anzupassen.
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Geht
an der Basisstation ein Telefonruf ein, schalten sowohl die Basisstation
als auch die angepassten Mobilteile wieder in den ursprünglichen
Zustand zurück.
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Die
Basisstation und die betreffenden Mobilteile haben entsprechende
Mittel, um gemäß dem vorbeschriebenen
Verfahren arbeiten zu können.
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Vorteilhaft
hierbei ist, dass die Funkbelastung für einen Benutzer bei einem
solchen System herabgesetzt wird. Weiter vorteilhaft ist, dass auch Mobilteile
noch an einer solchen modernen Basisstation verwendet werden können, weil
die Basisstation in der Lage ist, auf solche Mobilteile nicht außergewöhnlich zu
reagieren. Vorteilhaft ist auch, dass die Reichweite des Systems
beibehalten wird.
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Im
Ruhezustand ist die zu übertragende
Datenmenge im System geringer als im Aktivzustand. Daher reicht
ein reduzierter Datendurchsatz, bedingt durch die Verwendung von
schmaleren Kanalfiltern im Mobilteil, insgesamt aus. Die Synchronisierungsdurchführbarkeit
bleibt sichergestellt. Der Sender muss bei seiner Datenübermittlung
den Empfängern lediglich
mitteilen, ob es sich um eine ruhende oder eine aktive Verbindung
handelt, damit das jeweils geeignete Kanalfilter im Empfänger ausgewählt wird.
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Durch
die Möglichkeit
der Umschaltung der Kanalfilter im Empfänger abhängig vom Vorliegen eines aktiven
oder ruhenden Systems kann der Sender seine Sendeleistung reduzieren.
Eine fiktive reduzierte Streckendämpfung wird durch einen Dynamik gewinn
im betreffenden Kanalfilter im Empfänger kompensiert. Damit wird
die notwendige Feldstärke im
Sender optimal für
das Funksystem eingesetzt.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Danach
kann ein betreffendes Mobilteil eine von der erfindungsgemäßen Basisstation
benötigte positive
Rückmeldung übermitteln.
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Weiter
sind im Mobilteil Mittel für
eine Empfangsfeldstärkeerkennung
und Mittel zur entsprechenden Signalisierung vorhanden, wenn die
Empfangsfeldstärke
doch einmal zu niedrig wird.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 ein
Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 ein
Schaubild bezüglich
der Beibehaltung der Leistungsdichte für ein Sendesignal beim Umschalten
der Slotlänge,
und
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3 ein
schematisches Schaubild eines erfindungsgemäßen Funkempfängers.
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In
der 1 sind auf der linken Seite die Verfahrensschritte
für die
Basisstation BS und auf der rechten Seite die Verfahrensschritte
für das
Mobilteil MT aufgelistet und in Form eines Ablaufdiagramms miteinander
verbunden.
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Danach
wird die Basisstation zunächst
eingeschaltet. Nachfolgend sendet die Basisstation BS sogenannte
Dummy Bearer in einer ersten Version, das heißt mit einer herkömmlichen
Sendeleistung.
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Ein
vorhandenes und an der Basisstation BS angemeldetes Mobilteil MT
synchronisiert sich auf die Basisstation BS auf.
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Wenn
die Voraussetzungen gegeben sind, das heißt, sich das zu Grunde liegende
funkbasierte Kommunikationssystem in einem sogenannten Ruhezustand
befindet, teilt die Basisstation BS eine beabsichtigte Sendeleistungsabsenkung
und Bearer-Sendezeitverlängerung,
das heißt,
ein Dummy Bearer-Senden in einer zweiten Version, den angemeldeten
Mobilteilen MT mit.
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Soweit
ein betreffendes Mobilteil MT in der Lage hierzu ist, bestätigt das
betreffende Mobilteil MT dies mit einer entsprechenden positiven
Rückmeldung
und verringert dann seine Grenzfrequenz in seinem Kanalfilter entsprechend.
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Im
Folgenden arbeitet die Basisstation BS mit abgesenkter Sendeleistung
und verlängerter
Bearer-Sendezeit, das heißt,
die Basisstation BS sendet den Dummy Bearer in der Version 2.
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Die
Basisstation BS bleibt in diesem Zustand, bis ein Telefonruf an
der Basisstation eingeht. In diesem Fall stellt die Basisstation
BS die ursprüngliche
Sendeleistung und die ursprüngliche
Dummy Bearer-Sendezeit wieder her.
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Daraufhin
schaltet auch ein betreffendes Mobilteil MT die Grenzfrequenz in
seinem Kanalfilter wieder auf den ursprünglichen Wert um.
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Das
Gespräch
kann abgewickelt werden.
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Ist
das Gespräch
beendet und befindet sich das funkbasierte Kommunikationssystem
wieder im Ruhezustand teilt die Basisstation BS den angemeldeten
Mobilteilen MT wieder mit, dass es wieder eine Sendeleistungsherabsetzung
und so weiter beabsichtigt und die Prozedur beginnt von Neuem.
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In
der 2 ist eine lineare Quantisierung von Symbolraten
bei einem DECT-Signal gezeigt.
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Bedingung
ist, dass die Empfängerempfindlichkeit
gleich bleibt und somit das Signal/Rausch-Verhältnis vor dem Demodulator konstant
ist.
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Anhand
einer Beispielrechnung an einem DECT-System wird der Quantisierungseffekt
nachfolgend beschrieben:
Die Symbolrate beträgt 1,152
Mbit/s. Das Kanalfilter hat die Grenzfrequenz von 1,152 MHz. Das
Verhältnis
von Symbolrate zu Grenzfrequenz ergibt 1 und daraus der Logarithmus
10 lg × 10
= 0 dB. Die Länge des
Traffic Slots beträgt
416,7 μs
(480 bit), wobei der Dummy Bearer der Basisstation BS 72 μs (90 bit) lang
ist.
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Die
Symbolrate des Dummy Bearers beträgt 90 bit/72 μs = 1,25
Mbit/s.
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Diese
Symbolrate lässt
sich verringern auf 90 bit/(2·416,7) μs = 108 kbit/s.
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Somit
wird für
das Dummy Bearer-Signal nur noch ein Kanalfilter mit einer Grenzfrequenz
von 108 KHz benötigt.
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Daraus
ergibt sich eine mögliche
Leistungsreduzierung im Sendesignal von 1,152 Mbit/s/108 kbit/s
= 10,66, das heißt
10,28 dB.
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Im
Zeitdiagramm der 2 ist sichtbar, dass der Flächeninhalt
(Leistungsdichte) bei beiden Slotlängen gleich groß ist.
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In
der 3 ist ein Blockschaltbild eines möglichen
Funkempfängers
gezeigt.
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Im
Detail sind von links nach rechts eine Antenne gezeigt die an einen
Antennenverstärker
LNA angeschlossen ist. Nachfolgend ist ein Bandfilter BF angeordnet,
dessen Ausgangssignal in eine Mischstufe M geleitet ist.
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Die
Mischstufe M wird von einem Oszillator OSC getaktet.
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Das
Ausgangssignal des Mischers M ist an einen ersten Umschalter U1
angelegt. Je nach Stellung des ersten Umschalters U1 wird das Ausgangssignal
des Mischers M entweder an einen ersten Kanalfilter KF1 mit einer
ursprünglichen
Grenzfrequenz oder an einen zweiten Kanalfilter KF2 mit einer entsprechend
veränderten
Grenzfrequenz gelegt.
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Die
Ausgänge
der beiden Kanalfilter KF1, KF2 sind jeweils an einen Eingang eines
zweiten Umschalters UF2 gelegt, dessen Ausgang mit einem Zwischenfrequenz-Verstärker ZFV
verbunden ist.
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Je
nach Stellung des zweiten Umschalters U2 ist einmal das Ausgangssignal
es ersten Kanalfilters KF1 und einmal das Ausgangssignal des zweiten Kanalfilters
KF2 an den Zwischenfrequenz-Verstärker ZFV gelegt.
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Der
Zwischenfrequenz-Verstärker
ZFV erzeugt an einem ersten Ausgang ein entsprechendes Zwischenfrequenz-Signal
ZFS und an einem zweiten Ausgang ein entsprechendes Feldstärkesignal
FFS.
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Die
beiden Umschalter U1 und U2 werden mit Hilfe eines Mikroprozessor-Schaltsignals
SSMP geschaltet.
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Am
Punkt 1 liegt ein konstantes Phasenrauschen vor. Am Punkt 2 ist
das Phasenrauschen abhängig
von der vorliegenden Kanalfilterbreite. Am Punkt 3 ist
der Dynamikbereich des Feldstärkesignals
abhängig
von der Kanalfilterbreite.