DE19842223A1

DE19842223A1 - Verfahren und Anordnung sowie Satz mehrerer Anordnungen zum Senden einer Nachricht unter Verwendung eines TDMA-Übertragungsverfahrens

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Publication number: DE19842223A1
Application number: DE1998142223
Authority: DE
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV; Grundig AG; Siemens AG
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV; Siemens AG
Priority date: 1998-09-15
Filing date: 1998-09-15
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: DE19842223B4

Abstract

Es wird ein Zeitschlitz innerhalb eines Rahmens eines Frequenzkanals ausgewählt, in den gesendet werden soll. Nachdem mit dem Senden in den Zeitschlitz begonnen wurde, wird das Senden unterbrochen und es wird der Frequenzkanal abgehorcht. Werden Signale erkannt, in dementsprechenden Zeitschlitz, obwohl selbst nicht gesendet wurde, so kann damit eine Kollision erkannt werden. Wird keine Kollision erkannt, so wird mit dem Senden in den entsprechenden Zeitschlitz fortgefahren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung sowie ein Satz mehrerer Anordnungen zum Senden einer Nachricht un ter Einsatz eines TDMA-Übertragungsverfahrens.

Ein TDMA-Übertragungsverfahren (Time Division Multiple Access) ist aus [1] bekannt.

Bei einem solchen rahmenbasierten Zeitmultiplexverfahren ist die Übertragung in zeitlich aufeinanderfolgende Rahmen struk turiert.

Ferner ist aus [1] FDMA/TDMA-Übertragungsverfahren (Frequency Division Multiple Access/Time Division Multiple Access) be kannt.

Dieses Übertragungsverfahren ist eine Kombination eines Fre quenzmultiplexverfahrens mit dem rahmenbasierten Zeitmulti plexverfahren.

Ein vorgegebenes Frequenzband ist in mehrere Frequenzkanäle unterteilt. Diese stellen die FDMA-Komponente des Übertra gungsverfahrens dar.

Innerhalb eines Frequenzkanals ist die Übertragung in zeit lich aufeinanderfolgende Rahmen strukturiert (TDMA- Komponente).

Sendeeinheiten/Empfangseinheiten, die über einen gemeinsamen Frequenzkanal miteinander kommunizieren, bilden einen Clu ster.

Ein Rahmen ist in Zeitschlitze (Zellen vorgegebener Länge) unterteilt. Ein Rahmen wird periodisch innerhalb des Fre quenzkanals wiederholt, d. h. innerhalb eines sich wiederho lenden Rahmens können Daten in die Zeitschlitze gesendet wer den.

Der Rahmen enthält Signalisierungszeitschlitze und Nutzdaten zeitschlitze. Die Signalisierungszeitschlitze dienen zur Auf nahme von Daten zur Signalisierung, beispielsweise zur Auf nahme von Daten mit denen Nutzdatenzeitschlitze für eine Sen deeinheit reserviert werden.

In den Nutzdatenzeitschlitzen werden die eigentlich zu über tragenden Nutzdaten übertragen.

Der Zugriff auf die Signalisierungszeitschlitze und die Nutz datenzeitschlitze sollte so geregelt sein, daß keine Kollision auftreten kann. Dieses Erfordernis gewinnt erhebliche Be deutung in einem Funkübertragungssystem, in dem keine zentral den Zugriff auf die Zeitschlitze regelnde Basisstation vorge sehen ist. In einem solchen Funkübertragungssystem ist es möglich, daß ein Zeitschlitz gleichzeitig von mehreren Sende einheiten beschrieben wird. Dies führt zu einer Kollision.

Bei Funkübertragungssystemen ist es üblich, daß eine Sende einheit/Empfangseinheit nicht gleichzeitig senden und empfan gen kann und somit auch nicht ohne weiteres erkennen kann, ob ein vorhergehender Sendeversuch erfolgreich war.

Ein Sendeversuch gilt als erfolgreich, wenn der oder die Emp fängereinheiten die Nachricht unverfälscht empfangen und le sen konnten und andere Sendeeinheiten/Empfangseinheiten nicht gestört wurden bzw. keine Kollision aufgetreten ist.

Somit muß in diesem System der Zugang bzw. Zugriff auf die Signalisierungszeitschlitze und Nutzdatenzeitschlitze dezen tral, ohne eine Basisstation, geregelt werden, um eine Kolli sion grundsätzlich zu vermeiden.

Aus [2] ist es bekannt, daß eine Sendeeinheit/Empfangseinheit in einem Local Area Network (LAN) Daten sendet und gleichzei tig, während gesendet wird, die gesendeten Daten von der Sen deeinheit/Empfangseinheit wieder empfangen werden und eine Überprüfung dahingehend durchgeführt wird, ob die empfangenen Daten mit den gesendeten Daten übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, so wird eine Kollision erkannt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung sowie einen Satz mehrerer Anordnungen anzuge ben, das, die bzw. der unter Verwendung des TDMA- Übertragungsverfahrens gewährleistet, daß eine Kollision si cher erkannt wird.

Das Problem wird durch das Verfahren, die Anordnung sowie den Satz mehrerer Anordnungen mit den Merkmalen gemäß den unab hängigen Patentansprüchen gelöst.

Bei einem Verfahren zum Senden einer Nachricht und zur Kolli sionserkennung unter Verwendung eines TDMA- Übertragungsverfahrens in einem Kommunikationssystem mit min destens einer ersten Sendeeinheit und einer zweiten Sendeein heit, wird von der ersten Sendeeinheit ein sich wiederholender Zeitschlitz in einem vorgegebenen Frequenzkanal ausgewählt. Die erste Sendeeinheit beginnt die Nachricht in den Zeit schlitz zu senden und unterbricht das Senden, bevor das Sen den der Nachricht abgeschlossen ist. Die erste Sendeeinheit hört den Frequenzkanal während der Sendeunterbrechung ab und überprüft, ob die zweite Sendeeinheit eine weitere Nachricht in den ausgewählten Zeitschlitz gesendet hat. Für den Fall, daß die erste Sendeeinheit in dem ausgewählten Zeitschlitz die zweite Nachricht erkennt, hat sie die Kollision erkannt. Sonst nimmt die erste Sendeeinheit das Senden der Nachricht in dem Zeitschlitz wieder auf.

Eine Anordnung zum Senden einer Nachricht sowie zur Kollisi onserkennung ist derart ausgestaltet, daß ein TDMA- Übertragungsverfahren durchgeführt werden kann. Sie weist ei ne Sendeeinheit auf, die derart eingerichtet ist, daß mit der Sendeeinheit eine Nachricht gemäß dem FDMA/TDMA- Übertragungsverfahren gesendet werden kann. Ferner weist die Anordnung eine Empfangseinheit, die derart eingerichtet ist, daß Signale in einem vorgebbaren Frequenzkanal empfangen wer den können und einen Schalter auf, der derart eingerichtet ist, daß in einer ersten Schalterposition die Sendeeinheit die Nachricht in einem ausgewählten Zeitschlitz in dem Fre quenzkanal zu senden beginnt, daß vor Beendigung des Sendens der Nachricht das Senden unterbrochen wird und der Schalter zu der Empfangseinheit umschaltet, so daß der Frequenzkanal von der Empfangseinheit abgehört wird, und in einem Zeit schlitz eines folgenden Rahmens des Frequenzkanals überprüft wird, ob der Zeitschlitz im belegt ist, und für den Fall, daß der Zeitschlitz des nicht belegt ist, mit dem Senden der Nachricht in dem Zeitschlitz fortgeführt wird. Ferner ist ei ne Kollisionserkennungseinheit vorgesehen, mit der für den Fall, daß die Empfangseinheit in dem Zeitschlitz des folgen den Rahmens ein Signal empfängt, eine Kollision erkennbar ist.

Eine weitere Anordnung zum Senden einer Nachricht sowie zur Kollisionserkennung, die derart ausgestaltet, daß ein TDMA- Übertragungsverfahren durchgeführt werden kann, weist einen Prozessor auf, der derart eingerichtet ist, daß folgende Ver fahrensschritte durchgeführt werden können:

- es wird ein sich wiederholender Zeitschlitz in einem vorge gebenen Frequenzkanal ausgewählt,
- es wird begonnen die Nachricht in den Zeitschlitz zu sen den,
- das Senden wird unterbrochen, bevor das Senden der Nach richt abgeschlossen ist,
- der Frequenzkanal wird während der Sendeunterbrechung ab hört und überprüft, ob eine weitere Nachricht in den ausge wählten Zeitschlitz gesendet wurde,
- für den Fall, daß in dem ausgewählten Zeitschlitz die zwei te Nachricht erkannt wird, die Kollision erkannt wird, und
- sonst das Senden der Nachricht in dem Zeitschlitz wieder aufgenommen wird.

Bei einem Satz mehrerer Anordnungen ist jede Anordnung derart ausgestaltet ist, daß ein TDMA-Übertragungsverfahren durchge führt werden kann; jede Anordnung weist folgende Komponenten auf:

- eine Sendeeinheit, die derart eingerichtet ist, daß mit der Sendeeinheit eine Nachricht gemäß dem FDMA/TDMA- Übertragungsverfahren gesendet werden kann,
- eine Empfangseinheit, die derart eingerichtet ist, daß Si gnale in einem vorgebbaren Frequenzkanal empfangen werden können,
- einen Schalter, der derart eingerichtet ist, daß in einer ersten Schalterposition die Sendeeinheit die Nachricht in ei nem ausgewählten Zeitschlitz in dem Frequenzkanal zu senden beginnt,
- daß vor Beendigung des Sendens der Nachricht das Senden un terbrochen wird und der Schalter zu der Empfangseinheit um schaltet, so daß der Frequenzkanal von der Empfangseinheit abgehört wird, und in einem Zeitschlitz eines folgenden Rah mens des Frequenzkanals überprüft wird, ob der Zeitschlitz im belegt ist, und bei dem für den Fall, daß der Zeitschlitz des nicht belegt ist, mit dem Senden der Nachricht in dem Zeit schlitz fortgeführt wird,
- eine Kollisionserkennungseinheit, mit der für den Fall, daß die Empfangseinheit in dem Zeitschlitz des folgenden Rahmens ein Signal empfängt, eine Kollision erkennbar ist.

Durch die Erfindung wird eine sichere Kollisionserkennung und somit ein korrektes Senden einer Nachricht unter Verwendung des TDMA-Übertragungsverfahrens gewährleistet.

Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

In einer Weiterbildung ist es vorgesehen, daß für mehrere Sendeeinheiten jeweils für jede Sendeeinheit eine Sendefolge ermittelt wird, durch die festgelegt ist, wann die jeweilige Sendeeinheit innerhalb eines Rahmens sendet und wann sie den jeweiligen Frequenzkanal abhört. Die Sendefolgen sind vor zugsweise zueinander orthogonal. Dadurch wird gewährleistet, daß auch bei einer Vielzahl von Sendeeinheiten jede Kollision erkannt wird.

Ferner wird bevorzugt die Überprüfung mehrmals durchgeführt.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgese hen, daß nur solche Zeitschlitze verwendet werden dürfen, die in einem zeitlich vorangegangenen Rahmen als unbenutzt er kannt worden sind.

Ferner kann eine Sendeeinheit, die eine Kollision erkannt hat, derart eingerichtet sein, daß sie bei Feststellen einer Kollision vom zeitlich direkt folgenden Rahmen an das Senden unterbindet und gegebenenfalls einen neuen Prüfvorgang ein leitet. Auch diese Ausgestaltung trägt zu einer Vermeidung von Kollisionen bei der Übertragung der Nachricht bei.

Zur weiteren Verringerung einer Kollisionswahrscheinlichkeit ist es vorteilhaft, daß für den Fall, daß die Zahl der in dem Rahmen belegten Signalisierungszeitschlitze einen vorgebbaren ersten Schwellenwert übersteigt, jede der Sendeeinheiten für den Fall, daß sie in dem Rahmen des aktuellen Zeitpunkts ei nen Signalisierungszeitschlitz belegt, diesen Signalisie rungszeitschlitz im zeitlich folgenden Rahmen mit einer vor gebbaren Wahrscheinlichkeit P₁ freigibt.

Bevorzugt wird bei dem Verfahren bzw. den Anordnungen das FDMA/TDMA-Übertragungsverfahren eingesetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dar gestellt und wird im weiteren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm, in dem die Schritte des Verfah rens dargestellt sind;

Fig. 2 eine Skizze eines Funkübertragungssystems mit einer Vielzahl von Anordnungen zum Senden einer Nachricht, die in mehrere Cluster kopiert sind;

Fig. 3 eine Skizze eines Rahmens mit Signalisierungszeit schlitzen und Nutzdatenzeitschlitzen;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, in dem einzelne Verfahrensschrit te des Ausführungsbeispiels dargestellt sind;

Fig. 5 eine Skizze einer Anordnung zur Durchführung des Ver fahrens.

Fig. 2 zeigt ein Funkübertragungssystem FS mit mehreren Clu stern Cj (j = 1, . . ., m), denen jeweils Anordnungen zum Sen den und Empfangen von Nachrichten gemäß des in [1] beschrie benen FDMA/TDMA-Übertragungsverfahrens ausgestaltet sind. Die Anordnungen sind mit Ai (i = 1 . . . n) bezeichnet.

In dem Funkübertragungssystem FS ist keine den Zugriff auf einen Frequenzkanal und/oder einen Zeitschlitz in einem Fre quenzkanal koordinierende Einheit vorgesehen. Ein solches Funkübertragungssystem FS wird im weiteren als dezentrales Funkübertragungssystem FS bezeichnet.

Jede Anordnung Ai weist eine Sendeeinheit/Empfangseinheit SEi auf. Jede Sendeeinheit/Empfangseinheit SEi enthält einen Schalter, der zwischen einem Sendemodus und einem Empfangsmo dus umschaltet.

Ein gleichzeitiges Senden und Empfangen ist mit der Sendeein heit/Empfangseinheit SEi nicht möglich.

Die Funktionsweise der Sendeeinheit/Empfangseinheit SEi wird im Zusammenhang mit der Beschreibung des Verfahrens noch de tailliert erläutert.

Fig. 1 zeigt die Funktionsweise der Anordnung Ai, wenn die An ordnung Ai eine Nachricht N senden möchte.

In einem ersten Schritt (Schritt 101) wird ein Frequenzkanal innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes ausgewählt.

In einem zweiten Schritt (Schritt 102) wird innerhalb des Frequenzkanals ein Signalisierungszeitschlitz SZS (vgl. Fig. 3) eines Rahmens R innerhalb des Frequenzkanals ausge wählt.

In einem weiteren Schritt (Schritt 103) wird in den Signali sierungszeitschlitz SZS gesendet. Eine Anordnung Ai sendet in den Signalisierungszeitschlitz SZS unter anderem eine Angabe über Nutzdatenzeitschlitze NZS, in die die Anordnung Ai Nutz daten hineinsenden möchte. Anschaulich entspricht diese Vor gehensweise der Reservierung von Zeitschlitzen während eines Verbindungsaufbaus.

Noch vor Beendigung des Sendens der vorgesehenen Nachricht im Signalisierungszeitschlitz SZS und vor Beginn des Sendens der Nutzdaten in die Nutzdatenzeitschlitze NZS des Frequenzkanals wird das Senden in den Signalisierungszeitschlitz SZS vor zugsweise rahmenweise unterbrochen (Schritt 104) und es wird im betreffenden Rahmen überprüft, ob in dem Signalisierungs zeitschlitz, den die Anordnung Ai in dem zeitlich vorangegan gen Rahmen ausgewählt oder benutzt hatte, Signale enthalten sind, obwohl die Anordnung Ai selbst nicht in den Signalisie rungszeitschlitz SZS gesendet hat.

Dies entspricht dem Fall, daß eine andere Anordnung Ak (k ≠ i) gleichzeitig mit der Anordnung Ai denselben Signali sierungszeitschlitz SZS gewählt hat. In diesem Fall wäre eine Kollision aufgetreten.

Erkennt die Anordnung Ai, daß in dem Signalisierungszeit schlitz SZS Signale enthalten sind, obwohl sie selbst nicht gesendet hat, so wird eine Kollision festgestellt (Schritt 105) und das Senden wird nicht fortgeführt (Schritt 106).

Wird keine Kollision erkannt, so wird mit dem Senden der Nachricht fortgefahren (Schritt 107).

Fig. 3 zeigt eine zeitliche Folge von Rahmen, der sich inner halb eines Frequenzkanals wiederholt. Der Rahmen R weist die Signalisierungszeitschlitze SZS und Nutzdatenzeitschlitze NZS auf.

Die Signalisierungszeitschlitze SZS sind in diesem Ausfüh rungsbeispiel noch in Unterzeitschlitze UZS aufgeteilt, wo durch eine Bildung und Adressierung von Unter-Clustern ermög licht wird.

Der Rahmen R enthält somit M Signalisierungszeitschlitze SZS, wobei jeder Signalisierungszeitschlitz m Unterzeitschlitze UZS aufweist, und N Nutzdatenzeitschlitze NZS aufweist, also insgesamt M + N Zeitschlitze.

Unter dem Rahmen R wird somit eine Zeitspanne verstanden, die ein ganzzahliges Vielfaches einer Zeitschlitzdauer, also eine Länge eines Zeitschlitzes ist, gegebenenfalls zuzüglich vor gebbarer Toleranzwerte und vorgebbarer Schutzzeiten zwischen zwei Zeitschlitzen.

Der Rahmen R wiederholt sich periodisch.

Als "unbenutzt" gilt ein Zeitschlitz dann, wenn keine Sende leistung während der Zeitdauer dieses Zeitschlitzes im be treffenden Frequenzkanal festgestellt werden kann.

Ein Zeitschlitz gilt als "nicht belegt", wenn keine Anordnung in diesem Zeitschlitz sendet, d. h. wenn keine Sendeleistung für den betreffenden Zeitschlitz erkannt wird.

Das Funkübertragungssystem FS weist folgende Eigenschaften auf:

- Es werden Daten zwischen den Anordnungen Ai, die Sendeein heiten/Empfangseinheiten SEi enthalten, übertragen.
- Das verwendete Übertragungsverfahren ist das in [1] be schriebene FDMA/TDMA-Übertragungsverfahren.
- Der Rahmen R weist Signalisierungszeitschlitze SZS zur Si gnalisierung auf.
- Der Zugriff auf einen Zeitschlitz (Signalisierungszeitschlitz SZS oder Nutzdatenzeitschlitz NZS) wird dezentral geregelt, d. h. es gibt keine Anordnung, die die Zugriffe steuert.

Im weiteren wird davon ausgegangen, daß die Anordnung Ai je weils den zu verwendenden Frequenzkanal kennt.

Durch das im weiteren beschriebene und in seinem Ablauf in Fig. 4 dargestellte Verfahren wird der Zugriff einer Anordnung Ai auf einen Zeitschlitz des Rahmens R geregelt.

Nach Beginn des Verfahrens (Schritt 401) wird ein Zeitschlitz gemäß folgender Regeln ausgewählt.

Die Anordnung Ai wählt einen Signalisierungszeitschlitz SZS, in den sie hineinsendet nur dann aus und sendet in diesen hinein (Schritt 405), wenn der Signalisierungszeitschlitz SZS in mehreren zeitlich vorangegangenen Rahmen unbenutzt war (Schritt 402).

Es werden von der Anordnung Ai auch nur dann Nutzdatenzeit schlitze NZS verwendet, d. h. belegt (Schritt 404), die im vorangegangenen Rahmen unbenutzt waren (Schritt 403).

Wird erstmalig bzw. nach einer (längeren) Unterbrechung meh rerer Rahmen in einen Signalisierungszeitschlitz SZS gesen det, so wird für diesen Zeitschlitz eine Kollisionserkennung (Kollisionsprüfung) durchgeführt. Unterbrechungen im Rahmen einer Kollisionsbehandlung sind davon ausgenommen. Die Kolli sionserkennung wird im weiteren noch detailliert erläutert.

Hat die Anordnung Ai eine Kollision festgestellt (Schritt 406), so darf sie den betreffenden Zeitschlitz und eventuell zugehöriger Nutzdatenzeitschlitze NZS im nächsten Rahmen nicht mehr verwenden.

Ist keine Kollision aufgetreten, so sendet die Anordnung Ai in den nächsten Rahmen in dem betreffenden Zeitschlitz (Schritt 407). Falls eine Kollisionserkennung nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zuverlässig erfolgt, wird von Zeit zu Zeit erneut eine Kollisionserkennung durchgeführt.

Von der Anordnung Ai nicht mehr benötigte Zeitschlitze werden wieder freigegeben (Schritt 408), indem nicht mehr in den entsprechenden Zeitschlitzen gesendet wird. Pro Rahmen R for dert nur eine Anordnung Ai neue Nutzdatenzeitschlitze NZS an (Schritt 409).

Die Anforderung von Nutzdatenzeitschlitzen NZS durch die An ordnung Ai erfolgt durch eine entsprechende Signalisierung in einem der freien Signalisierungszeitschlitze SZS, des mit an deren Anordnungen gemeinsam genutzten Rahmens.

Die Anordnung Ai verwendet höchstens einen Signalisierungs zeitschlitz SZS gleichzeitig.

Überschreitet die Zahl der im betreffenden Frequenzkanal be legten Signalisierungszeitschlitze SZS einen ersten Schwel lenwert N₁, so gibt die Anordnung Ai, falls sie einen Signa lisierungszeitschlitz SZS belegt, diesen im nächsten, zeit lich folgenden Rahmen R+1 mit einer ersten Wahrscheinlichkeit P₁ wieder frei.

Sowohl der erste Schwellenwert N₁ als auch die erste Wahr scheinlichkeit P₁ als auch ein entsprechender Algorithmus zur Erzeugung von Zufallszahlen sind für alle in dem Funkübertra gungssystem FS miteinander gekoppelten Anordnungen Ai gleich. Zur Initialisierung der Zufallsgeneratoren wird jede Anord nung Ai einen anderen Initialisierungswert verwenden. Der In itialisierungswert wird aus der Adresse, die für jede Ai ein deutig ist, erzeugt.

Fällt die Zahl der belegten Signalisierungszeitschlitze SZS unter einen zweiten Schwellenwert N₀, so belegt die Anordnung Ai, wenn sie Nutzdaten übertragen hat, ohne einen Signalisie rungszeitschlitz SZS belegt zu haben, nach einem im weiteren beschriebenen Verfahren im nächstmöglichen Zeitpunkt wieder einen Signalisierungszeitschlitz SZS.

Da in diesem Falle unter Umständen mehrere Anordnungen Ai si multan versuchen, Signalisierungszeitschlitze SZS zu belegen, kommt es möglicherweise zu Kollisionen. Um die Kollisions wahrscheinlichkeit zu verringern, belegt die Anordnung Ai ei nen Signalisierungszeitschlitz SZS erneut mit einer zweiten Wahrscheinlichkeit P₀. Zusätzlich wird in diesem Fall das be schriebene Verfahren zu Kollisionsprüfung eingesetzt.

Sowohl der zweite Schwellenwert N₂ als auch die zweite Wahr scheinlichkeit P₀ als auch ein entsprechender Algorithmus zur Erzeugung von Zufallszahlen sind für alle in dem Funkübertra gungssystem FS gekoppelten Anordnungen Ai gleich.

Zur Initialisierung der Zufallsgeneratoren wird jede Anord nung Ai einen anderen Initialisierungswert verwenden. Der In itialisierungswert wird aus der Adresse der Anordnung Ai ge neriert. Die Adressen der Anordnungen Ai sind eindeutig, d. h. jede Anordnung Ai hat eine andere Adresse.

Die Kollisionserkennung erfolgt derart, daß die Anordnung Ai, die in einen Zeitschlitz eines Rahmens R sendet, im zeitlich darauffolgenden Rahmen entweder erneut in den gleichen Zeit schlitz sendet oder den Frequenzkanal lediglich abhört. Damit kann die Anordnung Ai feststellen, ob andere Anordnungen Ak (k ≠ i) ebenfalls den Zeitschlitz verwenden. Die Entschei dung, ob gesendet oder "gehorcht" wird, erfolgt aufgrund ei nes vorgegebenen Sendemusters, welches im weiteren als Sende folge bezeichnet wird. Die Sendefolge erstreckt sich vorzugs weise über eine vorgebbare Anzahl von Rahmen.

Die Sendefolgen aller Anordnungen Ai sind vorzugsweise ortho gonal zueinander.

Dies bedeutet, daß jede Anordnung Ai eine eindeutige, von al len anderen Sendefolgen unterschiedliche Sendefolge zugeord net bekommt. Nach Ablauf der jeweiligen Sendefolge kann der entsprechende Zeitschlitz ohne erneute Unterbrechungen weiter benutzt werden.

Die Sendefolgen werden gemäß folgender Vorschrift generiert.

Es wird eine Tabelle mit K Sendefolgen der Länge O erstellt. Eine Sendefolge definiert für O aufeinanderfolgende Rahmen, ob in einen Zeitschlitz gesendet wird oder nicht. Für jede Anordnung Ai existiert genau eine Sendefolge, welche folgen den Vorschriften genügt:

1. Eine Sendefolge beginnt immer mit einem erstmaligen Senden.
2. Alle Sendefolgen unterscheiden sich in mindestens Z Stel len.
3. In einer Folge der Länge O wird höchstens L mal gesendet.
4. Das Senden darf maximal P mal in Folge unterbrochen werden.
5. Die Länge O muß so gewählt werden, daß für jede Anordnung Ai mindestens eine individuelle Sendefolge zur Verfügung steht.

Die Vorschriften werden am folgenden Beispiel näher erläu tert, wobei von einer Sendefolge mit der Länge O = 5, L = 4, P = 2, Z = 1 ausgegangen wird:
Sendefolge 1: 10011
stellt eine gültige Sendefolge dar.
Sendefolge 2: 11000
stellt eine ungültige Sendefolge dar, da die Vorschrift unter 4. verletzt wird.
Sendefolge 3: 10111
stellt wiederum eine gültige Sendefolge dar.

In diesem Zusammenhang bedeutet eine "0", daß die Anordnung Ai nicht sendet, sondern horcht. Eine "1" bedeutet, daß die Anordnung Ai sendet.

Durch diese Vorgehensweise wird das Nichterkennen von Kolli sionen verhindert.

Im weiteren werden Alternativen zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel aufgezeigt:
Zur Verringerung der Kollisionswahrscheinlichkeit kann in ei ner weiteren Ausgestaltung der folgende Algorithmus zur Aus wahl eines Signalisierungszeitschlitzes SZS zusätzlich einge setzt werden:
Will die Anordnung Ai einen Signalisierungszeitschlitz SZS belegen und sind mehrere Signalisierungszeitschlitze SZS ver fügbar, so zählt die Anordnung Ai beginnend mit dem ersten freien Signalisierungszeitschlitz SZS über alle freien Signa lisierungszeitschlitze SZS. Die Zählung erfolgt modulo der Zahl der freien Signalisierungszeitschlitze SZS und endet mit der Adresse der eigenen Anordnung Ai.

Sofern die Zahl der potentiell aktiven Anordnungen Ai nicht die Zahl der vorhandenen Signalisierungszeitschlitze SZS in dem Rahmen R übersteigt, sofern die Anordnungen Ai alle ein deutige Adressen enthalten und sofern weiterhin die Adresse jeder Anordnung modulo der Zahl der Signalisierungszeit schlitze SZS eindeutig ist, werden bei Benutzung des oben be schriebenen Verfahrens keine Kollisionen auftreten.

Weiterhin kann die Sendefolge in einer alternativen Ausge staltung mit einem Zufallsgenerator bestimmt werden, d. h. die Anordnung Ai entscheidet sich mit einer dritten Wahrschein lichkeit P_S von Rahmen zu Rahmen für oder gegen das Senden in einen Zeitschlitz.

Bei entsprechend langen Sendefolgen ist praktisch gewährlei stet, daß nicht zwei Anordnungen bei einem gleichzeitig ge startetem Vorgang und Wahl desselben Zeitschlitzes nach dem gleichen Schema senden und horchen, so daß die Kollision un entdeckt bleibt. Voraussetzung ist dabei, daß bei Verwendung gleicher Zufallsgeneratoren in mehreren Anordnungen voneinan der abweichende Startbedingungen gewählt werden. Beispiels weise können die sich unterscheidenden Adressen der Anordnun gen benutzt werden. Auch können die Zufallsgeneratoren z. B. gleich beim Einschalten der Anordnungen gestartet werden.

Die Anordnung kann auch in Form eines üblichen Rechners RE, der in Fig. 5 dargestellt ist, realisiert sein. Der Rechner RE weist einen Speicher SP, einen Prozessor P sowie eine Ein gangs-/Ausgangsschnittstelle I/O und einen Sender S auf, die über einen BU miteinander gekoppelt sind.

Der Prozessor P ist derart eingerichtet, daß die oben be schriebenen Verfahrensschritte durchgeführt werden können.

Der Rechner ist über die Eingangs-/Ausgangsschnittstelle I/O mit einer Tastatur, einer Maus MA sowie einem Bildschirm BS verbunden.

Im weiteren ist eine Realisierung des oben beschriebenen Aus führungsbeispiels angegeben, mit dem die Sendefolgen zur Kol lisionsvermeidung erzeugt werden können, programmiert in der Programmiersprache Java:

Im Rahmen dieses Dokuments wurden folgende Veröffentlichungen zitiert:
[1] P. Robertson, H.-P. Huth, K. Fazel, O. Klank, W. Bauer schmidt, A System Design for a Wireless Home Multi-Media LAN, ECMAST'98 proceedings p. 453, Berlin, May 26, Springer 1998, ISBN 3-540-64594-2
[2] W. Stallings Handbook of Computer Communications Stan dards, Volume 2, Local Network Standards, MacMillan Pu blishing Company, S. 86-89

Claims

1. Verfahren zum Senden einer Nachricht und zur Kollisionser kennung unter Verwendung eines TDMA-Übertragungsverfahrens in einem Kommunikationssystem mit mindestens einer ersten Sende einheit und einer zweiten Sendeeinheit,

1. bei dem von der ersten Sendeeinheit ein sich wiederholender Zeitschlitz in einem vorgegebenen Frequenzkanal ausgewählt wird,
2. bei dem die erste Sendeeinheit die Nachricht in den Zeit schlitz zu senden beginnt,
3. bei dem die erste Sendeeinheit, bevor das Senden der Nach richt abgeschlossen ist, das Senden unterbricht,
4. bei dem die erste Sendeeinheit den Frequenzkanal während der Sendeunterbrechung abhört und überprüft, ob die zweite Sendeeinheit eine weitere Nachricht in den ausgewählten Zeit schlitz gesendet hat,
5. bei dem für den Fall, daß die erste Sendeeinheit in dem ausgewählten Zeitschlitz die zweite Nachricht erkennt, die Kollision erkannt hat, und
6. bei dem die erste Sendeeinheit sonst das Senden der Nach richt in dem Zeitschlitz wieder aufnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das System mindestens drei Sendeeinheiten umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem für jede der Sendeeinheiten jeweils eine Sendefolge mit N Rahmen, die eine vorgebbare Anzahl Zeitschlitze auf weist, in einem Frequenzkanal derart vorgegeben wird, daß durch die Sendefolge angegeben wird, ob die jeweilige Sende einheit, der die Sendefolge zugeordnet wird, in den Rahmen senden darf oder nicht, wobei alle Sendefolgen zueinander or thogonal sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem jede Sendefolge gemäß folgender Vorschrift gebildet wird:

1. eine Sendefolge beginnt immer mit dem Senden einer Nach richt,
2. alle Sendefolgen unterscheiden sich an mindestens Z Posi tionen der Sendefolgen,
3. in einer Sendefolge der Länge N wird höchstens L mal eine Nachricht von einer Sendeeinheit gesendet,
4. das Senden darf maximal P mal in Folge unterbrochen werden,
5. die Länge N der Sendefolge wird so gewählt, daß für jedes Gerät mindestens eine individuelle, sich von allen anderen Sendefolgen unterscheidende Sendefolge gebildet werden kann.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die erste Sendeeinheit gemäß folgenden Vorschriften sendet:

1. ein Zeitschlitz darf zum Senden nur dann verwendet werden, wenn der Zeitschlitz in mehreren zeitlich vorangegangenen Rahmen unbenutzt war,
2. hat die erste Sendeeinheit eine Kollision erkannt, wird der Zeitschlitz im zeitlich folgenden Rahmen nicht von der ersten Sendeeinheit verwendet,
3. wird in dem Zeitschlitz keine Kollision erkannt, sendet die erste Sendeeinheit in dem gleichen Zeitschlitz des zeitlich folgenden Rahmens.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die erste Sendeeinheit den Zeitschlitz nach Beenden des Sendens der Nachricht zum Senden weiterer Nachrichten durch andere Sendeeinheiten freigibt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

1. bei dem ein Rahmen Signalisierungszeitschlitze und Nutzda tenzeitschlitze aufweist, wobei in den Signalisierungszeit schlitzen angegeben wird, daß eine Sendeeinheit mindestens einen Nutzdatenzeitschlitz für sich reserviert,
2. bei dem die erste Sendeeinheit maximal einen Signalisie rungszeitschlitz in einem Rahmen zu einem Zeitpunkt verwen det.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem für den Fall, daß die Zahl der in dem Rahmen belegten Signalisierungszeitschlitze einen vorgebbaren ersten Schwel lenwert übersteigt, jede der Sendeeinheiten für den Fall, daß sie in dem Rahmen des aktuellen Zeitpunkts einen Signalisie rungszeitschlitz belegt, diesen Signalisierungszeitschlitz im zeitlich folgenden Rahmen mit einer vorgebbaren Wahrschein lichkeit P₁ freigibt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem für den Fall, daß die Zahl der belegten Signalisie rungszeitschlitze in einem Rahmen kleiner ist als ein vorgeb barer zweiter Schwellenwert, jede der Sendeeinheiten für den Fall, daß sie Nachrichten sendet, ohne einen Signalisierungs zeitschlitz belegt zu haben und weitersenden möchte, die Sen deeinheit mit einer vorgebbaren zweiten Wahrscheinlichkeit P₀ einen Signalisierungszeitschlitz in dem folgenden Rahmen er neut belegt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, eingesetzt in einem Funkübertragungssystem.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem als Übertragungsverfahren ein FDMA/TDMA- Übertragungsverfahren eingesetzt wird.

12. Anordnung zum Senden einer Nachricht sowie zur Kollisi onserkennung, die derart ausgestaltet ist, daß ein TDMA- Übertragungsverfahren durchgeführt werden kann,

1. mit einer Sendeeinheit, die derart eingerichtet ist, daß mit der Sendeeinheit eine Nachricht gemäß dem FDMA/TDMA- Übertragungsverfahren gesendet werden kann,
2. mit einer Empfangseinheit, die derart eingerichtet ist, daß Signale in einem vorgebbaren Frequenzkanal empfangen werden können,
3. mit einem Schalter, der derart eingerichtet ist, daß in ei ner ersten Schalterposition die Sendeeinheit die Nachricht in einem ausgewählten Zeitschlitz in dem Frequenzkanal zu senden beginnt,
4. daß vor Beendigung des Sendens der Nachricht das Senden un terbrachen wird und der Schalter zu der Empfangseinheit um schaltet, so daß der Frequenzkanal von der Empfangseinheit abgehört wird, und in einem Zeitschlitz eines folgenden Rah mens des Frequenzkanals überprüft wird, ob der Zeitschlitz im belegt ist, und bei dem für den Fall, daß der Zeitschlitz des nicht belegt ist, mit dem Senden der Nachricht in dem Zeit schlitz fortgeführt wird,
5. mit einer Kollisionserkennungseinheit, mit der für den Fall, daß die Empfangseinheit in dem Zeitschlitz des folgen den Rahmens ein Signal empfängt, eine Kollision erkennbar ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, mit mehreren Sendeeinheiten und/oder mehreren Empfangseinhei ten.

14. Anordnung nach Anspruch 13, bei der jede Sendeeinheit derart eingerichtet ist, daß je weils eine Sendefolge mit N Rahmen, die eine vorgebbare An zahl Zeitschlitze aufweist, in einem Frequenzkanal derart vorgegeben wird, daß durch die Sendefolge angegeben wird, ob die jeweilige Sendeeinheit, der die Sendefolge zugeordnet wird, in den Rahmen senden darf oder nicht, wobei alle Sende folgen zueinander orthogonal sind.

15. Anordnung nach Anspruch 14, bei der jede Sendeeinheit derart eingerichtet ist, daß jede Sendefolge gemäß folgender Vorschrift gebildet wird:

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der die Sendeeinheit oder die Sendeeinheiten derart ein gerichtet ist oder sind, daß gemäß folgenden Vorschriften ge sendet wird:

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die Sendeeinheit oder die Sendeeinheiten derart ein gerichtet ist oder sind, daß ein Zeitschlitz nach Beenden des Sendens der Nachricht zum Senden weiterer Nachrichten durch andere Sendeeinheiten freigegeben wird.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei der die Sendeeinheit oder die Sendeeinheiten derart ein gerichtet ist oder sind, daß

1. ein Rahmen Signalisierungszeitschlitze und Nutzdatenzeit schlitze aufweist, wobei in den Signalisierungszeitschlitzen angegeben wird, daß eine Sendeeinheit mindestens einen Nutz datenzeitschlitz für sich reserviert,
2. die erste Sendeeinheit maximal einen Signalisierungszeit schlitz in einem Rahmen zu einem Zeitpunkt verwendet.

19. Anordnung nach Anspruch 18, bei der die Sendeeinheit oder die Sendeeinheiten derart ein gerichtet ist oder sind, daß für den Fall, daß die Zahl der in dem Rahmen belegten Signalisierungszeitschlitze einen vor gebbaren ersten Schwellenwert übersteigt, die erste Sendeein heit für den Fall, daß sie in dem Rahmen des aktuellen Zeit punkts einen Signalisierungszeitschlitz belegt, diesen Signa lisierungszeitschlitz im zeitlich folgenden Rahmen mit einer vorgebbaren Wahrscheinlichkeit P₁ freigibt.

20. Anordnung nach Anspruch 18, bei der die Sendeeinheit oder die Sendeeinheiten derart ein gerichtet ist oder sind, daß für den Fall, daß die Zahl der belegten Signalisierungszeitschlitze in einem Rahmen kleiner ist als ein vorgebbarer zweiter Schwellenwert, jede der Sen deeinheiten für den Fall, daß sie Nachrichten sendet, ohne einen Signalisierungszeitschlitz belegt zu haben oder weiter senden möchte, jede der Sendeeinheiten mit einer vorgebbaren zweiten Wahrscheinlichkeit P₀ einen Signalisierungszeit schlitz in dem folgenden Rahmen erneut belegt.

21. Anordnung zum Senden einer Nachricht sowie zur Kollisi onserkennung, die derart ausgestaltet ist, daß ein TDMA- Übertragungsverfahren durchgeführt werden kann, mit einem Prozessor, der derart eingerichtet ist, daß folgen de Verfahrensschritte durchgeführt werden können:

1. es wird ein sich wiederholender Zeitschlitz in einem vorge gebenen Frequenzkanal ausgewählt,
2. es wird begonnen die Nachricht in den Zeitschlitz zu sen den,
3. das Senden wird unterbrochen, bevor das Senden der Nach richt abgeschlossen ist,
4. der Frequenzkanal wird während der Sendeunterbrechung ab hört und überprüft, ob eine weitere Nachricht in den ausge wählten Zeitschlitz gesendet wurde,
5. für den Fall, daß in dem ausgewählten Zeitschlitz die zwei te Nachricht erkannt wird, die Kollision erkannt wird, und
6. sonst das Senden der Nachricht in dem Zeitschlitz wieder aufgenommen wird.

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, bei der als Übertragungsverfahren ein FDMA/TDMA- Übertragungsverfahren eingesetzt wird.

23. Satz mehrerer Anordnungen, wobei jede Anordnung derart ausgestaltet ist, daß ein TDMA-Übertragungsverfahren durchge führt werden kann, und jede Anordnung folgende Komponenten aufweist:

1. eine Sendeeinheit, die derart eingerichtet ist, daß mit der Sendeeinheit eine Nachricht gemäß dem FDMA/TDMA- Übertragungsverfahren gesendet werden kann,
2. eine Empfangseinheit, die derart eingerichtet ist, daß Si gnale in einem vorgebbaren Frequenzkanal empfangen werden können,
3. einen Schalter, der derart eingerichtet ist, daß in einer ersten Schalterposition die Sendeeinheit die Nachricht in ei nem ausgewählten Zeitschlitz in dem Frequenzkanal zu senden beginnt,
4. daß vor Beendigung des Sendens der Nachricht das Senden un terbrochen wird und der Schalter zu der Empfangseinheit um schaltet, so daß der Frequenzkanal von der Empfangseinheit abgehört wird, und in einem Zeitschlitz eines folgenden Rah mens des Frequenzkanals überprüft wird, ob der Zeitschlitz im belegt ist, und bei dem für den Fall, daß der Zeitschlitz des nicht belegt ist, mit dem Senden der Nachricht in dem Zeit schlitz fortgeführt wird,
5. eine Kollisionserkennungseinheit, mit der für den Fall, daß die Empfangseinheit in dem Zeitschlitz des folgenden Rahmens ein Signal empfängt, eine Kollision erkennbar ist.

24. Satz mehrerer Anordnungen nach Anspruch 23, eingesetzt in einem Funkübertragungssystem.