DE19512189A1 - Verfahren zur Übertragung von Funksignalen zwischen ortsfesten Funk-Teilnehmerstationen und ortsfesten Basisstationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Übertragung von Funksignalen zwischen ortsfesten Funk- Teilnehmerstationen und jeweils mehrere derselben versorgen­ den, ebenfalls ortsfesten Funk-Basisstationen spielt insbe­ sondere im Zusammenhang mit dem Anschluß von Fernsprechteil­ nehmern an Ortsvermittlungsstellen des öffentlichen Fern­ sprechnetzes eine Rolle. Durch den Einsatz von Funktechnik kann auf die bisher übliche Verwendung von Kupferleitungen zum Anschluß der Fernsprechteilnehmer an das öffentliche Netz teilweise verzichtet werden, was einerseits zu einer Kostenreduzierung führt, andererseits eine schnelle Etablie­ rung bzw. Erweiterung eines Anschlußnetzes ermöglicht. Der Einsatz von Funktechnik im Teilnehmeranschlußbereich wird auch als Radio-Local-Loop (RLL), Radio In The Loop (RITL) oder Wireless-Local-Loop (WLL) bezeichnet.

Es müssen in diesem Zusammenhang unterschiedliche Entfernun­ gen, die bis etwa 5 km reichen, entsprechend den Verhältnis­ sen beim drahtgebundenen Teilnehmeranschlußnetz überwunden werden. Das bedeutet aber, daß zwischen den ortsfesten Funk- Teilnehmerstationen und den Funk-Basisstationen nicht mehr zu vernachlässigende Laufzeiten auftreten, die wegen der unter­ schiedlichen Entfernungen der Teilnehmerstationen von der Funkbasisstation unterschiedlich sind und, sofern keine Gegenmaßnahmen getroffen werden, dazu führen, daß bei den ortsfesten Funk-Basisstationen, die im Multiplexbetrieb quasi gleichzeitig Signale von einer Mehrzahl von ortsfesten Funk- Teilnehmerstationen empfangen, eine ordnungsgemäße Signalver­ arbeitung nicht mehr möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, daß in dem genannten Zusammenhang durch Laufzeiten bedingte Störungen vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird mittels der im Kennzeichen des Patentan­ spruches 1 angegebenen Verfahrensmerkmalen gelöst. Es ist demnach sichergestellt, daß trotz unterschiedlicher Laufzei­ ten bei der Übertragung von Funksignalen zwischen den ortsfe­ sten Funk-Teilnehmerstationen und einer Funk-Basisstation die Phasenlage der bei der Basisstation ankommenden Sendesignale laufzeitunabhängig ist bzw. zumindest der Signalempfang je­ weils innerhalb eines vorgegebenen Schutzbereichs erfolgt und damit die Signale der einzelnen Funk-Teilnehmerstationen sich nicht gegenseitig stören können.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist keine umfangreiche Signalisierung auf der Luftschnittstelle erfor­ derlich, wie dies im Falle zellularer Mobilfunksysteme der Fall ist, wo Laufzeitprobleme dadurch besonders in Erschei­ nung treten, daß die mobilen Teilnehmer sich unter Umständen mit Geschwindigkeiten von bis zu 260 km/h bewegen und demnach bezüglich ein und derselben Funkverbindung die Übertragungs­ laufzeiten sich dauernd ändern. Es wird dort nämlich bei jedem Verbindungsaufbau und in regelmäßigen und relativ kurzen Abständen von der ortsfesten Funk-Basisstation an die Mobilstationen ein Korrekturwert signalisiert, dementspre­ chend diese den Zeitpunkt der Aussendung von Signal-Burst an die ortsfeste Funk-Basisstation entsprechend der momentanen Entfernung verändern d. h. gegenüber einem für eine Übertra­ gung ohne Laufzeitverzögerung festgelegten Zeitpunkt vorver­ legen (siehe hierzu "The GSM-System for Mobile Communication" 1992 von M. Mouly und M.-B.Pautet, ISBN 2-95 07190-0-7) In Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Gemäß Anspruch 2 erfolgt die Festlegung der Sendepause nur so genau, als dies zur Vermeidung von Störungen beim Signalemp­ fang erforderlich ist, nämlich in Zeiteinheiten, die der Bitbreite der Funksignale entsprechen.

In den Ansprüchen 3 und 4 sind zwei Varianten der Rolle von Funk-Teilnehmerstation und Funk-Basistation bei der Festle­ gung der Sendepause angegeben.

Die Ansprüche 5 und 6 betreffen alternative Varianten der Art der Festlegung der von Sendepausen.

In den Ansprüchen 7 und 8 sind besondere Anwendungsgebiete der Erfindung angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Übersichtdarstellung einer Fernsprechvermitt­ lungsstelle mit einem RITL-Teilnehmeranschlußnetz.

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Laufzeit­ verhältnisse bei der Funkübertragung zwischen einer Teilneh­ merstation RNT und einer Basisstation RBS.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 ist gegliedert in einen Vermitt­ lungsstellenbereich VStb, zu dem eine Ortsvermittlungsstelle LE gehört, in einen Übertragungsbereich ÜB, in einen An­ schlußbereich ANB und in einen Teilnehmerbereich TB. Als Teilnehmer können, wie in TB dargestellt, Nebenstellenanlagen PBX oder private Teilnehmerstationen Tst vorgesehen sein, die über Zweidrahtleitungen an ortsfeste Teilnehmeranschlußein­ heiten RNT angeschlossen sind.

Zum Anschlußbereich ANB gehören Funk-Basisstationen RBS, die ebenfalls ortsfest angeordnet sind.

Im vorliegenden Falle sind die Basisstationen RBS in zwei Gruppen zusammengefaßt, indem sie über Zweidrahtleitungen an Einrichtungen RBC1 und RBC2 angeschlossen sind. Diese Ein­ richtungen konzentrieren den von den angeschlossenen Basis­ stationen stammenden Verkehr jeweils auf eine Übertragungs­ strecke des Übertragungsbereichs ÜB. Bei diesen Übertragungs­ strecken handelt es sich vorzugsweise ebenfalls um Funk­ strecken. Die Übertragungsstrecken können jedoch auch als Lichtleiterstrecken und in Fällen, in denen nur relativ kurze Entfernungen bis zur Ortsvermittlungsstelle LE zu überbrücken sind, durch Kupferleitungen realisiert sein.

Im Nahbereich der Ortsvermittlungsstelle LE, also in dem in der Fig. 1 mit VStb bezeichneten Bereich, ist im dargestell­ ten Fall eine Funksteuereinheit RDU angeordnet, die teilneh­ merseitig die erforderlichen Schnitt stellen für den Anschluß der Übertragungsstrecken in den genannten Technologien auf­ weisen.

Zwischen der Funksteuereinheit RDU und der Ortsvermittlungs­ stelle LE selbst bestehen über eine V5-Schnittstelle Kupfer- Zweidrahtleitungsverbindungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf die Übertra­ gung von Funksignalen zwischen den erwähnten, den Funk-Teil­ nehmerstationen zugeordneten Teilnehmeranschlußeinheiten RNT und den erwähnten Funk-Basisstationen RBS. Zu diesem Zweck sind die Teilnehmeranschlußeinheiten RNT vorzugsweise mit Richtantennen ausgestattet, die Funk-Basisstationen, die jeweils eine Mehrzahl solcher Teilnehmeranschlußeinheiten RNT versorgen, weisen in diesem Zusammenhang eine Mehrzahl von jeweils nur einen Teil des Erfassungsbereiches abdeckenden Sektorantennen auf.

In der Fig. 2 sind die Zeitverhältnisse bei der Übertragung zwischen einer bestimmten Teilnehmeranschlußeinheit RNT und einer bestimmten Funk-Basisstation RBS gemäß Fig. 1 veran­ schaulicht. Auf der mit RBS bezeichneten Linie sind ein Sendezeitpunkt tsB einer von der Funk-Basisstation RBS zu der Teilnehmeranschlußeinheit RNT gerichteten Funkübertragung sowie Empfangszeitpunkte teB1, teB2 von Funksignalen einge­ tragen, die als Reaktion auf die erstgenannte Übertragung von der Teilnehmeranschlußeinheit RNT kommend bei der Funk-Basis­ station RBS empfangen werden.

Auf der mit RNT bezeichneten Linie sind entsprechende bei der Teilnehmeranschlußeinheit RNT geltende Empfangs- und Sende­ zeitpunkte eingetragen.

Wenn es für die Funkübertragung zwischen Teilnehmeranschluß­ einheit und Funk-Basisstation keine Laufzeitverzögerung gäbe, würden Funksignale, die von der Funk-Basisstation RBS ent­ sprechend einem für die betrachtete Verbindung zugeteilten Zeitkanal zum Zeitpunkt tsB ausgesendet werden quasi gleich­ zeitig zum Zeitpunkt teT1 bei der Teilnehmeranschlußeinheit eintreffen. Für die entsprechende Signalaussendung in Gegen­ richtung ist eine maximale Sendepause SPm festgelegt, der Sendezeitpunkt für die Übertragung von Funksignalen in Gegenrichtung zur Funk-Basisstation würde also bei tsT2 liegen und entsprechend würde zum Zeitpunkt teB1 bei der Funkbasisstation RBS ein Signalempfang erfolgen. Dieser Zeitpunkt teB1 ist derjenige, für den die Funk-Basisstation im Zuge der betrachteten Verbindung auch tatsächlich auf einen Signalempfang eingestellt ist.

Tatsächlich werden jedoch die zum Zeitpunkt tsB von der Funk- Basisstation ausgesendeten Signale wegen der zu berücksichti­ genden Laufzeitverzögerung erst zum Zeitpunkt teT2 bei der Teilnehmeranschlußeinheit RNT eintreffen. Würde nun die vorgesehene maximale Sendepause SPm für die Aussendung von Funksignalen in Gegenrichtung eingehalten, d. h. zum Zeitpunkt tsT3 von der Teilnehmeranschlußeinheit RNT aus gesendet, so würde ein Funksignalempfang bei der Funk-Basisstation RBS erst zum Zeitpunkt teB2 und damit um die doppelte Laufzeit nach dem erwarteten Empfangszeitpunkt teB1 erfolgen. Der Signalempfang würde also außerhalb der für die betreffende Verbindung geltenden Empfangszeitspanne liegen.

Erfindungsgemäß wird daher die maximale Sendepause SPm, die bei der Teilnehmeranschlußeinheit RNT sich an einen Signal­ empfang von der Funk-Basisstation her anschließt, um diese doppelte Laufzeit verkürzt. Der Sendezeitpunkt für die Funk- Signalübertragung von Teilnehmeranschlußeinheit zur Funk- Basisstation liegt also nach einer verkürzten Sendepause SPk schon bei tsT1, so daß trotz der nicht vernachlässigbaren Laufzeit der Funksignalempfang bei der Funk-Basisstation zum erwarteten Zeitpunkt teB1 erfolgt.

Da in der Praxis die Zeitspannen für die einzelnen Zeitkanäle nicht unmittelbar sondern unter Einhaltung einer Schutzfrist aufeinanderfolgen, muß der Laufzeitausgleich nur so genau sein, daß der Signalempfang nicht erst nach Ablauf der Schutzfrist erfolgt.

Es ist daher auch möglich, gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Festlegung der Länge der Sendepausen nicht teilnehmerindividuell und exakt festzule­ gen, sondern Gruppen von Funk-Teilnehmerstationen bzw. von Teilnehmeranschlußeinheiten RNT, die innerhalb definierter Entfernungsbereiche liegen, eine gruppenindividuelle Sende­ pausenlänge zuzuordnen.

Die Festlegung hierzu kann ohne Mitwirkung der Funk-Basista­ tion in den Funk-Teilnehmerstationen erfolgen oder nachdem von der Funk-Basisstation aus auf der Luftschnittstelle ein entsprechender Einstellwert signalisiert worden ist.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Festlegung der Länge der Sendepausen teilnehmerindividuell. Hierzu sind die Teilnehmeranschlußein­ heiten RNT derart ausgestattet, daß von ihnen aus zur Bele­ gung eines Zeitkanals Anforderungssignale mit unterschiedli­ cher Phasenlage an die Funk-Basisstation gesendet werden können und der Zeitkanal daraufhin überwacht werden kann, auf welche der Anforderungen hin von der Funk-Basisstation ein Antwortsignal empfangen wird. Im Zuge der Auswertung dieser Antworten wird dann in der Teilnehmeranschlußeinheit RNT ein zeitlich in der Mitte der möglichen Sendepausen liegender Wert ausgewählt und als weiterhin zu benützender Wert festge­ legt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde vorstehend anhand eines Zeitmultiplexbetriebs bei der Übertragung der Funksignale beschrieben (TDMA-Verfahren). Es kommen hier in erster Linie Systeme in Frage, die nach dem DECT-Standard arbeiten. Es ist jedoch gleichermaßen anwendbar, wenn die Funkübertragung nach dem CDMA-Verfahren arbeitet, bei dem es sich um ein Codemul­ tiplexverfahren handelt, bei dem die Kanalselektion dadurch erfolgt, daß die Funksignale den von den einzelnen Funk- Teilnehmerstationen kommenden bzw. für diese bestimmten Funksignale mit einer individuell zugeordneten Spreizfunk­ tion, dem sogenannten Code, verknüpft werden und empfangssei­ tig beim Teilnehmer aus dem empfangenen Summensignal das für ihn bestimmte Signal herausgefiltert wird bzw. bei der Funk- Basisstation das empfangene Summensignal durch eine entspre­ chende Signalverarbeitung in die unterschiedlichen Teilneh­ mern zuzuordnenden Signalanteile separiert wird (siehe z. B. H. Lobensommer, "Die Technik der modernen Mobilkommunikation", Franzisverlag 1994).

Wenn hier durch laufzeitabhängige Festlegung des Sendezeit­ punkts für die genannten Codes von den Funkteilnehmerstatio­ nen aus ein phasengleicher Empfang bei der Funkbasisstation erfolgt, wird die mit jedem Verbindungsaufbau notwendige Synchronisation ein nur relativ kleines Überwachungszeitfen­ ster erfordern, so daß der Verbindungsaufbau schneller zustan­ de kommen kann als ohne die erfindungsgemäße Maßnahme.

Claims (8)

1. Verfahren zur Übertragung von Funksignalen zwischen orts­ festen Funk-Teilnehmerstationen (RNT) und jeweils mehrere derselben versorgenden, ebenfalls ortsfesten Funk-Basissta­ tionen (RBS), dadurch gekennzeichnet, daß die Funk­ teilnehmerstationen (RNT) ihre an die Funk-Basisstation (RBS) gerichteten Funksignale jeweils nach einer auf den Signalemp­ fang von der Funk-Basisstation (RBS) her folgenden indivi­ duell und langfristig derart festgelegten Sendepause (SPk) aussenden, daß die Phasenlage der bei der Funk-Basisstation ankommenden Sendesignale von der Laufzeit auf der Luft­ schnittstelle zwischen Funk-Teilnehmerstation (RNT) und Funk- Basisstation (RBS) hinreichend unabhängig ist und sich dabei immer innerhalb eines für den Signalempfang vorgegebenen Bereichs befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Festlegung der Sendepause (SPk) in der Bit­ breite der Funksignale entsprechenden Zeiteinheiten erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Festlegung der Sendepause in den Funk-Teil­ nehmerstationen (RNT) ohne Mitwirkung der Funk-Basisstation (RBS) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zur Festlegung der Sendepause in den Funk-Teilnehmerstationen (RNT) maßgebliche Einstellwert durch die Funk-Basistation (RBS) über die Luftschnittstelle signa­ lisiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung der Länge der Sen­ depausen (SPk) gruppenindividuell für Gruppen von innerhalb definierter Entfernungsbereiche angeordneten Funk-Teilneh­ merstationen (RNT) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung der Länge der Sen­ depausen (SPk) teilnehmerindividuell erfolgt, wobei von den Teilnehmeranschlußeinheiten (RNT) der Funk-Teilnehmersta­ tionen aus insbesondere bei der Neuinstallation eine Zeitka­ nalbelegung durch Aussendung mehrerer zeitversetzter, unter­ schiedlichen Sendepausenlängen entsprechender Anforderungs­ signale belegt, danach der Zeitkanal auf den Empfang entspre­ chender durch Funk-Basisstation zurückgegebener Antwortsi­ gnale überwacht und schließlich von den als benutzbar bestä­ tigten Zeit lagen eine zeitlich im Mittenbereich liegende ausgewählt und dem weiteren Betrieb langfristig zugrundege­ legt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß es auf ein im Zeitmulti­ plexbetrieb (TDMA) arbeitendes Funksystem angewendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es auf ein im Codemultiplexbetrieb (CDMA) arbeitendes Funksystem angewendet wird, wozu die laufzeitabhängige Festlegung von Sendepausen die Aussendung der Spreizfunktionen betrifft, mit denen die von den Funk- Teilnehmerstationen (RNT) zur Funk-Basisstation (RBS) zu übertragenden Nutzinformationen moduliert werden.