DE19649853C2

DE19649853C2 - Repeater für Funksignale

Info

Publication number: DE19649853C2
Application number: DE1996149853
Authority: DE
Inventors: Mathias Hoder; Wolfgang Kreuz
Original assignee: Deutsche Telekom AG; DeTeMobil Deutsche Telekom Mobilnet GmbH
Current assignee: Telekom Deutschland GmbH
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2016-12-03
Also published as: DE19649853A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Repeater für Funksignale, vorzugsweise für den Einsatz in digitalen, zellularen Funknetzen.

Ein Repeater ist eine Art Relaisstation für Funksignale und besteht im wesentlichen aus einer Sende- und Empfangseinrichtung, wobei vom Empfänger Funksignale empfangen werden und vom Sender in der Regel verstärkt auf derselben Frequenz wieder ausgesendet werden.

In zellularen Funknetzen werden häufig Repeater zur Erweiterung der Funkversorgung, z. B. in Tunneln, großen Gebäuden oder zur Versorgung von sich im Funkschatten befindlichen Gebieten eingesetzt, und immer dann, wenn die Installation einer Basisstation zu aufwendig ist.

Prinzip herkömmlicher Repeater ist die bidirektionale Verstärkung der Funksignale in Uplink- und Downlink- Richtung, wobei die Funksignale auf derselben Frequenz wieder ausgesendet werden, auf der sie empfangen wurden. Das Downlink-Signal, also das von der Basisstation des Funknetzes kommende Signal, wird mit einer Anbindungsantenne empfangen, im Repeater verstärkt, möglicherweise gefiltert und über eine Versorgungsantenne zur Mobilstation ausgesendet. Gleichzeitig wird das von der Mobilstation kommende Uplink-Signal mit der Versorgungsantenne empfangen, im Repeater verstärkt, möglicherweise gefiltert und über die Anbindungsantenne zur Basisstation ausgesendet. Dies kann sowohl kanalselektiv in verschiedenen Verstärkern als auch bandselektiv für jeden Repeaterzweig erfolgen. Bei dieser bekannten Arbeitsweise von Repeatern treten naturgemäss Verzerrungen des Signals auf (Phasen- und Amplitudenfehler, sowie Rauschen), die sich sehr nachteilig auf die Funkverbindung auswirken können. Außerdem hat ein Repeater bekannter Bauart nur eine begrenzte Dynamik, die sich durch das Rauschen der Eingangsstufen, die gewünschte Verstärkung und die maximal zulässige Ausgangsleistung des Repeaters ergibt.

Aus der WO 94/13067 A1 ist ein Repeatersystem zur Versorgung von geschlossen Räumlichkeiten bekannt geworden, bei dem jeweils das Empfangsteil und das Sendeteil des Uplink- bzw. Downlinkzweiges räumlich von einander getrennt angeordnet sind. Ein erstes Teilgerät des Repeaters empfängt beispielsweise die Hochfrequenzsignale einer Basisstation eines mobilen Telekommunikationsnetzes und setzt diese sehr hochfrequenten Signale auf eine niedrigere Trägerfrequenz um. Die Signale niedrigerer Trägerfrequenz werden nun leitungsgebunden an ein entsprechendes Versorgungsteil innerhalb der geschlossenen Räumlichkeit übertragen und dort von einem weiteren Frequenzumsetzer wiederum auf die ursprüngliche Trägerfrequenz umgesetzt und zu den zu versorgenden Mobilstationen ausgestrahlt.

Die US 4 926 495 betrifft ein computergestütztes Nachrichtenübertragungssystem, bei dem vorgesehen ist, Teilnehmer eines Computernetzwerkes über eine Funkschnittstelle und entsprechende Repeater an ein Leitungsgebundenes Computernetzwerk anzubinden.

Die GB 2 204 214 A betrifft einen bidirektionalen Hochfrequenzbooster (Repeater), wobei der Repeater eine Filterung und Verstärkung und ggf. Umsetzung der empfangenen Signale in ein anderes Frequenzband vornimmt. Der Repeater ist vorzugsweise selektiv auf eine einzige vorgegebene Frequenz.

Aus der EP 406 905 A2 ist ein System zur Verbesserung der Kommunikation einer Mobilstation und Basisstationen bekannt, wobei ein erster Repeater zum Verstärken ausgewählter Frequenzen zwischen der Mobilstation und einer Basisstation vorgesehen ist, falls die Mobilstation sich im Versorgungsbereich des ersten Repeaters befindet, und ein zweiter Repeater zur Verstärkung ausgewählter Frequenzen zwischen der Mobilstation und einer anderen Basisstation vorgesehen ist, falls sich die Mobilstation im Versorgungsbereich des zweiten Repeaters befindet, welcher Versorgungsbereich zumindest teilweise den Versorgungsbereich des ersten Repeaters überlappt, und wobei Einrichtungen zu Übergabe der Signale zwischen dem ersten und zweiten Repeater vorgesehen sind. In den Repeatern erfolgt eine Filterung und Verstärkung der empfangenen Signale, wobei jedem Repeater eine feste Frequenz zugeordnet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Repeater der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Übertragungs qualität der Signale wesentlich verbessert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Gegenstand dieser Erfindung ist ein Repeater, der die empfangenen Funksignale, eines digitalen zellularen Mobilfunknetzes, demoduliert, die digitalen Daten über eine geeignete Datenverbindung, z. B. LAN, über eine gewisse Distanz überträgt und anschließend neu moduliert, verstärkt und wieder als Funksignale aussendet.

Der Vorteil des erfindungsgemässen Repeaters liegt darin, daß die für die räumliche Isolation von Anbindungs- und Versorgungsantenne oder aus anderen Gründen notwendige Distanz zwischen beiden Antennen mittels einer kostengünstigen Datenleitung anstatt einer bisher verwendeten hochwertigen Hochfrequenzleitung überbrückt werden kann.

Weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß Probleme der Signal verzerrung durch Rauschen, Intermodulation und Phasenverzerrungen durch die eingesetzte Digitaltechnik ver mieden werden. Die digitale Übertragung des demodulierten Signals zwischen den beiden Teilgeräten des Repeaters kann über eine relativ große Distanz erfolgen, ohne aufgrund der eingesetzten Digitaltechnik an Signalqualität zu verlieren. Begrenzend wirkt hierbei nur die maximal zulässige Verzögerungszeit.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigt:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der wesentlichen Funktionseinheiten des ersten Teilgeräts des Repeaters;

Fig. 2: eine schematische Darstellung der wesentlichen Funktionseinheiten des zweiten Teilgeräts des Repeaters.

Fig. 1 zeigt das erste Teilgerät des Repeaters, welches im Beispiel für die Kommunikation mit der Basisstation des Funk netzes zuständig ist. Das Teilgerät 1 verfügt über einen Downlink-Zweig RZ1 sowie ein Uplinkzweig RZ2. Die Kommunikation mit der Basisstation erfolgt über eine Anbindungsantenne AA. Ein von der Basisstation empfangenes Signal wird durch das Empfangsgerät HFFE empfangen und auf die einzelnen Kanalfilter KFn gegeben, in denen aus dem empfangenen Frequenzband die einzelnen Frequenzkanäle selektiert werden. Jeder Frequenzkanal wird über einen Demodulator Dn demoduliert und auf ein Dateninterface DI gegeben, durch welches die demodulierten Daten über eine Datenverbindung DV an das zweite Teilgerät des Repeaters weitergeleitet werden.

Gleichzeitig werden durch das Dateninterface DI Daten einzelner demodulierter Kanäle vom zweiten Teilgerät empfangen, auf entsprechende Modulatoren Mn gegeben, durch zugeordnete Sendeverstärker SVn verstärkt und über die Anbindungsantenne AA zur Basisstation übertragen.

Das zweite Teilgerät gemäss Fig. 2 ist prinzipiell identisch zum ersten Teilgerät aufgebaut. Die Daten-Kommunikation mit dem ersten Teilgerät erfolgt auch hier über ein Dateninterface DI, welches mit dem Dateninterface DI des ersten Teilgeräts mittels der Datenverbindung DV verbunden ist. Die von der Basisstation durch das erste Teilgerät empfangenen und demodulierten Signale gelangen über das Dateninterface DI des zweiten Teilgeräts auf die den einzelnen Kanälen zugeordnete Modulatoren Mn, werden durch Sendeverstärker SVn verstärkt und über eine Versorgungantenne VA zu den Mobilstationen übertragen. Dieses Downlink erfolgt im Repeaterzweig RZ1. Der Repeaterzweig RZ2 dagegen ist für das Uplink zuständig, wobei die von einer Mobilstation in einem Empfänger HFFE empfangenen Funksignale auf einzelne Kanalfilter KFn gegeben werden, durch welche das empfangene Frequenzband in einzelne Kanäle aufgeteilt wird. Die Signale der eingangs genannten Kanäle werden den Demodulatoren Dn zugeführt, welche die nun demodulierten Datensignale auf das Dateninterface geben, welches wiederum die Kommunikation mit dem Dateninterface des Teilgeräts 1 sicherstellt. Die über die Datenverbindung DF übertragenen digitalen Daten werden im Teilgerät 1 moduliert, verstärkt und über die Anbindungsantenne AA an die Basisstation übertragen.

Zeichnungslegende

RZ Repeaterzweig
AA Anbindungsantenne
HFFE HF-Front-End Empfänger
KFn Kanalfilter n
Dn Demodulator n
DI Dateninterface
Mn Modulator n
SVn Sendeverstärker n
Vn Verstärker n
VA Versorgungsantenne
DV Datenverbindung

Claims

1. Repeater für Funksignale, vorzugsweise für den Einsatz in digitalen zellularen Funknetzen, der aus mindestens zwei Teilgeräten besteht, einem Anbindungsteil (1) und einem Versorgungsteil (2), welche jeweils mindestens einen Downlink- und einen Uplinkzweig (RZ1, RZ2) aufweisen, dadurch gekennzeichent, daß die von den jeweiligen Teilgeräten (1, 2) empfangenen Funksignale demoduliert und über eine Datenverbindung (DV) an das andere Teilgerät weitergeleitet werden, und in diesem dann normgerecht moduliert, verstärkt und ausgesendet werden.

2. Repeater nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverbindung (DV) zwischen den Teilgeräten (1, 2) über eine LAN-Verbindung, Glasfaserdirektverbindung, Modemverbindung, Daten-Direktverbindung oder optische Direktverbindung erfolgt.

3. Repeater nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teilgerät (1) mit einer Anbindungsantenne (AA) zur Kommunikation mit mindestens einer Basisstation des Funknetzes gekoppelt ist und im wesentlichen folgende Funktionseinheiten enthält:
Empfänger, Kanalfilter, Verstärker und Demodulator für den Downlink-Zweig;
Modulator und Sendeverstärker für den Uplink-Zweig; sowie mindestes ein Dateninterface.

4. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teilgerät (2) mit einer Versorgungsantenne (VA) zur Kommunikation mit Mobilstationen des Funknetzes gekoppelt ist und im wesentlichen folgende Funktionseinheiten enthält:
Empfänger, Kanalfilter, Verstärker und Demodulator für den Uplink-Zweig;
Modulator und Sendeverstärker für den Downlink-Zweig; sowie mindestens ein Dateninterface.

5. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dateninterface im wesentlichen folgende Funktionseinheiten beinhaltet:
Multiplexer, Demultiplexer, Datenflußsteuerung und Schnittstellenadapter.

6. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung zwischen den Teilgeräten (1, 2) mittels der Datenverbindung (DV) über eine beliebige Distanz erfolgen kann.

7. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbindungantenne und/oder die Versorgungsantenne integraler Bestandteil eines oder beider Teilgeräte ist.

8. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder beide Teilgeräte (1, 2) mehrfach vorhanden sind.