DE4328341A1 - TDM/FDM-Funksystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Funksystem mit einer zentralen Station, die über mehrere örtlich abgesetzte HF-Sendeempfangsstufen, die mittels optischer Übertragungsstrecken an die zentrale Station angeschlossen sind, mit mehreren entfernten Stationen Funksignale auf verschiedenen Trägerfrequenzen im Zeitmultiplex austauscht. Ein solches Funksystem wird auch als FDM/TDM-Funksystem (FDM: Frequency Division Multiplex, TDM: Time Division Multiplex) bezeichnet.

Aus DE 40 08 165 A1 ist ein solches Funksystem bekannt. Das dort beschriebene zellulare Mobilfunksystem enthält eine Zentrale und daran über Lichtwellenleiter angeschlossene Feststationen, die zu Mobilstationen Funksignale senden und von diesen Funksignale empfangen, die in der Zentrale erzeugt bzw. verarbeitet werden. Die von der Zentrale örtlich abgesetzten Feststationen enthalten im wesentlichen Bauteile wie Verstärker und Filter zum Senden und zum Empfangen der Funksignale sowie Komponenten zum optischen Übertragen der Funksignale. Den Feststationen sind Frequenzkanäle zugeteilt, die im Zeitmultiplex benutzt werden.

Benutzen Mobilstationen, die sich in verschiedenen Abständen zu einer der Feststationen befinden, denselben Frequenzkanal, so haben die im Zeitmultiplex übertragenen Funksignale verschiedene Pegel. Das entsprechende TDM-Funksignal hat demnach eine Signalpegeldynamik, die bei einer in DE 40 08 165 A1 beschriebenen Ausführung des Systems nach GSM-Standard (GSM: Global System for Mobile Communications) ca. 70 dB betragen kann. Wie dort gezeigt, sind mehrere Feststationen an einen Lichtwellenleiter angeschlossen. Eine optische Übertragung der auf verschiedenen Frequenzkanälen geführten TDM-Funksignale wird jedoch aus dem folgenden Grund erschwert: Die hohe Signalpegeldynamik, die jedes der auf verschiedenen Frequenzkanälen geführten TDM-Funksignale hat, bewirkt, daß das durch Frequenzmultiplex gebildete FDM/TDM-Signalgemisch zu jedem Zeitpunkt verschiedene Pegel bezüglich seiner mit verschiedenen Trägerfrequenzen vorliegenden Signalanteile hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Funksystem und ein Verfahren für eine FDM/TDM-Funkübertragung so bereitzustellen, daß dem oben genannten Problem begegnet wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Funksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine zentrale Station für ein Funksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und durch ein Verfahren zur Übertragung von Funksignalen nach Anspruch 9.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im weiteren folgt eine Beschreibung der Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele und unter Zuhilfenahme folgender Zeichnungen:

Fig. 1 zeigt den Zeitverlauf von Empfangspegeln bei einer herkömmlichen FDM/TDM-Funkübertragung,

Fig. 2 u. 3 zeigen jeweils den Zeitverlauf von Empfangspegeln bei einer erfindungsgemäßen FDM/TDM-Funkübertragung,

Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Mobilfunksystem.

In Fig. 1 ist der zeitliche Verlauf von Empfangspegeln A für jeweils eine von drei Trägerfrequenzen f1, f2 und fn dargestellt. Die gezeigten Empfangspegel entsprechen solchen, wie sie z. B. in einem GSM-Mobilfunksystem (GSM: Global System for Mobile Communications) am Empfängereingang einer Funkfeststation gemessen werden können. Die drei Empfangspegelverläufe sind über einer Zeitachse t aufgetragen und erstrecken sich über zwei Zeitrahmen TFn und TFn+1 zu jeweils 577 µs. Jeder Zeitrahmen ist in acht Zeitschlitze s1 bis s8 aufgeteilt, so daß auf jeder Trägerfrequenz acht Mobilstationen Ma bis Me und Mx bis Mz im Zeitmultiplex zugreifen können. Das jeweils von einer Mobilstation ausgesendete Funksignal erzeugt empfängerseitig an der Funkfeststation einen Empfangspegel, der im wesentlichen von der Sendeleistung der Mobilstation und der Funkfelddämpfung abhängt. Die Funkfelddämpfung wiederum wird durch die Entfernung zwischen Sender und Empfänger, d. h. zwischen Mobilstation und Funkfeststation, wie auch von Ausbreitungsbedingungen (Mehrwegausbreitung, Funkabschattung etc.) beeinflußt. Innerhalb eines Zeitrahmens werden demnach nacheinander acht Funksignale empfangen, deren Empfangspegel stark voneinander abweichen können. Die auf einer der Trägerfrequenzen empfangenen Funksignale bilden somit ein TDM-Funksignal mit einem stark schwankendem Pegel.

In Fig. 1 sind Empfangspegel A dargestellt, die in einem Bereich von -10 dBm bis -90 dBm liegen. Somit hat jedes empfangene TDM-Funksignal eine maximale Dynamik von 80 dB. Werden solche auf mehreren Trägerfrequenzen (hier beispielsweise auf drei Trägerfrequenzen) empfangenen TDM-Funksignale im Frequenzmultiplex über eine Übertragungsstrecke übertragen, so hat das Signalgemisch in jedem Zeitpunkt stark voneinander abweichende Signalpegel, die sich um das oben genannte Verhältnis von 80 dB unterscheiden. In Fig. 1 sind beispielhaft die Empfangspegel A von drei TDM-Funksignalen, die jeweils auf einer Trägerfrequenz f1, f2 und fn übertragen werden, so dargestellt, daß sich die Empfangspegel um 10 dB oder Vielfache davon unterscheiden.

Der Zeitverlauf der Empfangspegel auf der Trägerfrequenz fn ändert sich vom Zeitrahmen TFn zum nächsten Zeitrahmen TFn+1 nicht, d. h. die jeweils in einem der Zeitschlitze s1 bis s8 empfangenen Empfangspegel bleiben von Zeitrahmen zu Zeitrahmen unverändert. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn sich die Zuordnung der Zeitschlitze zu den Mobilstationen und die Funkausbreitungsbedingungen nicht ändern. Von Zeitschlitz zu Zeitschlitz jedoch können hohe Pegelunterschiede auftreten, wie hier z. B. auf der Trägerfrequenz fn beim Übergang von Zeitschlitz s3 zum Zeitschlitz s4. Hier wird zunächst ein Empfangspegel von -80 dBm und anschließend ein Empfangspegel von -20 dBm gemessen, so daß eine Dynamik von 60 dB auftritt.

Diese zeitliche Dynamik auf einer Trägerfrequenz kann sich weiterhin von Zeitrahmen zu Zeitrahmen ändern, wie dies in Fig. 1 beispielhaft anhand der beiden Zeitverläufe für die Träger f1 und f2 dargestellt ist. So ändert sich der Empfangspegel des TDMA-Funksignales auf Trägerfrequenz f1 im Zeitschlitz s7 zeitrahmenweise von -90 dBm auf -40 dBm, da dieser Zeitschlitz zunächst einer Mobilstation Md zugeordnet ist, die sich weit entfernt von der Empfangsantenne befindet, und im nachfolgenden Zeitrahmen einer Mobilstation Me zugeordnet ist, die sich in geringerer Entfernung zur Empfangsantenne befindet. Solch eine wechselnde Zuordnung eines Zeitschlitzes von Zeitrahmen zu Zeitrahmen kann z. B. dann erfolgen, wenn eine Mobilstation die Trägerfrequenz f1 verläßt (Ausbuchen, hand-off, frequency hopping) und eine andere Mobilfunkstation auf diese Trägerfrequenz aufgeschaltet wird (Einbuchen).

Eine andere zeitrahmenweise Änderung des Empfangspegels A ist beispielhaft am Verlauf des TDM-Funksignales gezeigt, welches auf f2 empfangen wird. Hierbei ändert die Mobilstation My, der der Zeitschlitz s3 zugewiesen ist, ihren Abstand zur Empfangsantenne derart, daß sich der Empfangspegel zeitrahmenweise von -20 dBm auf -10 dBm erhöht. Weitere Änderungen treten auf, falls freie Zeitschlitze (hier Zeitschlitz s5 im zweiten Zeitrahmen auf f2) von sich einbuchenden Mobilstationen (hier Mobilstation Md) besetzt werden.

Betracht man jedoch, wie in Fig. 1 unten dargestellt, die auf den verschiedenen Trägerfrequenzen empfangenen Empfangspegel A innerhalb jeweils eines Zeitschlitzes, so erkennt man Pegelunterschiede, die ebenfalls eine Dynamik von 80dB haben können. Demnach treten bei einem parallelen Empfang der modulierten Träger, d. h. bei einem FDM/TDM-Funksignalempfang und bei dessen Übertragung über beispielsweise einen Lichtwellenleiter, zu jedem Zeitpunkt deutliche Pegelunterschiede im entsprechenden Signalgemisch auf. In Fig. 1 ist unten die sich aus der Differenz des maximalen Empfangspegel Apk und des minimalen Empfangspegels Apk ergebende Dynamik D aufgetragen. So erzeugt beispielsweise im Zeitschlitz s2 die Mobilstation Mb auf dem Träger f1 einen Empfangspegel von -60 dBm und eine Mobilstation Mx auf dem Träger f2 einen Empfangspegel von -30 dBm, so daß sich im Zeitschlitz s2 eine Dynamik von 30 dB ergibt. Wie in Fig. 1 gezeigt, tritt im Zeitschlitz s3 innerhalb des zweiten Zeitrahmens Tfn+1 eine Dynamik von 70 dB auf, die sich aus dem Unterschied des Empfangspegels auf f2 und des Empfangspegels auf fn ergibt. Die Darstellung in Fig. 1 ist insofern auf die in Fig. 4 noch später beschriebene Anordnung zugeschnitten, als daß die in Fig. 4 dargestellten räumlichen Abstände zwischen den Mobilstationen und der jeweils empfangenden Antenne die in Fig. 1 dargestellten Empfangspegel A bestimmen.

Erfindungsgemäß wird nun der jeweils sendenden Station entsprechend dem Zeitmultiplex ein Zeitschlitz zugeordnet in Abhändigkeit des am Empfangsort erzeugten Empfangspegels. Hierbei kann die sendende Station eine der entfernten Stationen (Mobilstationen) oder die zentrale Station sein, der in jedem Zeitrahmen ein bzw. mehrere Zeitschlitze zugewiesen sind. In den Fig. 2 und 3 sind mögliche Zuweisungen der Zeitschlitze zum Senden der Funksignale von den Mobilstationen dargestellt. Wiederum sind die zeitlichen Empfangspegelverläufe auf den drei Trägerfrequenzen f1, f2 und fn dargestellt. Obwohl dieselben Empfangspegel wie in Fig. 1 von jeweils einer der Mobilstationen erzeugt werden, sind hier jedoch die Zeitschlitze s1 bis s8, in denen diese Mobilstationen ihre Funksignale aussenden, so zugeordnet, daß innerhalb eines Zeitschlitzes möglichst gleich große Empfangspegel empfangen werden. Beispielsweise werden im jeweils zweiten Zeitschlitz s2 eines Zeitrahmens sehr hohe Empfangspegel erzeugt und zwar auf dem Träger f1 von der Mobilstation Mc mit -20 dBm, auf f2 von Mx mit -30 dBm und auf fn von einer anderen Mobilstation mit -30 dBm. Demnach unterscheidet sich der höchste Empfangspegel vom niedrigsten Empfangspegel in diesem Zeitabschnitt s2 um lediglich 10 dB. Auch in den anderen Zeitabschnitten s1 und s3 bis s8 werden jeweils auf allen Trägerfrequenzen möglichst gleich hohe Pegel empfangen.

Durch eine derartige Zuordnung erhält man im jeweiligen Zeitabschnitt, betrachtet über alle Trägerfrequenzen, eine reduzierte Dynamik von beispielsweise maximal 30 dB. Die Reduzierung der Dynamik verringert u. a. Störungen bei der Übertragung der Funksignale wie z. B. Intermodulation oder Blocking. In Fig. 2 ist im unteren Teil die sich zeitschlitzweise jeweils aus den maximalen und minimalen Empfangspegeln ergebende Dynamik D aufgezeigt.

Die sich jedoch auf allen Trägern von Zeitschlitz zu Zeitschlitz ändernden Signalpegel erzeugen über der Zeit betrachtet eine Dynamik, die nach wie vor den gesamten zulässigen Pegelbereich von -20 dBm bis -100 dBm umfaßt. Um bei der Übertragung des FDM/TDM-Signalgemisches diese zeitliche Dynamik mit einer einfachen automatischen Verstärkungsregelung (AGC: Automatic Gain Control) verringern zu können, werden vorteilhaft die Zeitschlitze derart zugeordnet, daß solche Mobilstationen (hier z. B. Ma und Mc), die auf derselben Trägerfrequenz f1 etwa gleiche große Empfangspegel A erzeugen, auf zueinander benachbarte Zeitschlitze s1 und s2 zugreifen. Dadurch erzielt man innerhalb eines jeden Zeitrahmens einen Empfangspegelverlauf, der sich durch kleine von Zeitschlitz zu Zeitschlitz auftretende Pegeldifferenzen auszeichnet. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden zunächst die ersten Zeitschlitze jeweils Mobilstationen zugeordnet, die einen hohen Empfangspegel erzeugen und die nachfolgenden Zeitschlitzen werden jeweils Mobilstationen zugeordnet, die geringere Empfangspegel erzeugen. Dadurch tritt auf jeder Trägerfrequenz zeitrahmenweise ein monoton fallender Empfangspegelverlauf auf. Die Empfangspegel A sinken auf allen Trägerfrequenzen f1, f2 und fn innerhalb eines Zeitrahmens von einem hohen Pegelbereich in einen niedrigen Pegelbereich. Der mittlere Empfangspegel des übertragenden FDM/TDM-Signalgemisches nimmt entsprechend mit einem monotonen Verlauf ab, der durch eine mögliche Voreinstellung innerhalb einer automatischen Verstärkungsregelung kompensiert werden kann. Durch die Erfindung wird für die Übertragung mehrerer hochdynamischer TDM-Signale im Frequenzmultiplex eine beachtliche Reduktion der Signaldynamik erzeugt.

In Fig. 3 ist eine weitere vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Zeitschlitzzuteilung dargestellt. Fig. 3 zeigt analog zu den vorher beschriebenen Figuren den Empfangspegelverlauf auf den drei Trägerfrequenzen f1, f2 und fn sowie die daraus resultierende Signaldynamik D. Hier erfolgt die Zuweisung der Sendezeitschlitze an die Mobilstationen derart, daß sowohl beim zeitschlitzweisen Übergang von einem Empfangspegel zum nächsten wie auch beim zeitrahmenweisen Übergang von einem Empfangspegel zum nächsten, sich eine möglichst geringe Dynamik einstellt. Dies wird beispielsweise erreicht, indem den jeweils ersten und den jeweils letzten Zeitabschnitten innerhalb eines jeden Zeitrahmens Mobilstationen zugewiesen werden, die geringe Empfangspegel erzeugen und indem in den mittleren Zeitschlitzen innerhalb eines Zeitrahmens Mobilstationen senden, die höhere Empfangspegel erzeugen. Dadurch verläuft der Empfangspegel A auf jeder der drei Trägerfrequenzen innerhalb der ersten Hälfte eines jeden Zeitrahmens monoton steigend und innerhalb der zweiten Hälfte des jeweiligen Zeitrahmens monoton fallend.

Die Empfangspegelverläufe auf den drei Trägerfrequenzen f1, f2 und fn steigen und fallen innerhalb eines jeden Zeitrahmens gleichermaßen, so daß sich der Dynamikumfang von beispielsweise maximal 30 dB über der Zeit betrachtet im Empfangspegelbereich von -20 dBm bis -100 dBm annähernd harmonisch auf und ab verschiebt. Eine FDM/TDM-Übertragung des Signalgemischs kann daher mit einer einfachen automatischen Verstärkungsregelung (AGC) erfolgen, die keine abrupten Pegelbereichssprünge ausgleichen muß. Die AGC kann beispielsweise auf den jeweils maximalen Empfangspegel eingestellt werden, ohne daß störende Rauschanteile die schwächeren Empfangspegel überdecken. Geht man davon aus, daß sich auf jeder Trägerfrequenz hohe, mittlere und niedrigere Empfangspegel mit gleichverteilter Häufigkeit einstellen, so verschiebt sich die Dynamik D des FDM/TDM-Signalgemisches innerhalb des zulässigen Pegelbereichs von -20 dBm bis -100 dBm und über jeweils einen Zeitrahmen betrachtet linear. Diese lineare Verschiebung ist in Fig. 2 durch die punktierte Gerade sl angedeutet. Demnach kann in einer AGC eine zeitlich sich linear ändernde Voreinstellung der Verstärkung vorgenommen werden, so daß eine weitere Optimierung der FDM/TDM-Signalübertragung erreicht wird.

In den drei beschriebenen Fig. 1 bis 3 treten dieselben Empfangspegel auf, die von denselben Mobilstationen erzeugt werden. Wie anhand der Fig. 2 und 3 beispielhaft gezeigt, wird durch eine erfindungsgemäße Zuweisung der Zeitschlitze an die jeweils sendende Mobilstation erreicht, daß über alle Trägerfrequenzen betrachtet zu jedem Zeitpunkt eine geringe Empfangspegel-Dynamik im FDM/TDM-Signalgemisch auftritt. Weiterhin wird durch die Zuweisung von benachbarten Zeitschlitzen erreicht, daß der Empfangspegelverlauf auf allen Trägerfrequenzen beim Übergang von einem Zeitschlitz zum nächsten nur möglichst geringe Pegelsprünge aufweist.

Ebenso wie die gezeigte Zuweisung der Zeitschlitze an die sendenden Mobilstationen kann auch eine Zuweisung der Sendezeitschlitze an eine zentrale Station in einem Funksystem durchgeführt werden, wenn diese zentrale Station Funksignale an die Mobilstationen mit unterschiedlichen Sendepegeln sendet, wie es z. B. in GSM gefordert wird (Sendeleistungsregelung in der Funkfeststation). Die Sendepegelverläufe der von dieser Zentralstation ausgesendeten Funksignale stellen sich in diesem Fall gleichartig zu den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Empfangspegelverläufen dar. Auch bei einer FDM/TDM-Signalübertragung von der zentralen Station zu den Mobilstationen treten die schon genannten Dynamikprobleme auf, die in diesem Fall jedoch sich in einem Pegelbereich von beispielsweise 0 bis 47 dBm erstrecken.

Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäß ausgeführtes Mobilfunksystem MRS, das mehrere Funkzellen umfaßt, von denen beispielhaft nur zwei zueinander benachbarte Funkzellen C1 und C2 dargestellt sind. Das Mobilfunksystem enthält weiterhin eine zentrale Station BS, die über mehrere abgesetzte HF-Sendeempfangsstufen RP die Funkzellen versorgt. Dazu ist jeweils eine der HF-Sendeempfangsstufen in der Mitte einer der Funkzellen angeordnet und über eine optische Übertragungsstrecke OF mit der zentralen Station verbunden. Die von der zentralen Station BS abgesetzten HF-Sende-Empfangstufen RP senden und empfangen auf Trägerfrequenzen, die innerhalb mehrerer Sendeempfänger TC1 bis TCn und TCx in der zentralen Station erzeugt bzw. verarbeitet werden. Innerhalb der Funkzellen befinden sich Mobilfunkstationen Ma bis Me und Mx bis Mz, die mit der HF-Sendeempfangsstufe ihrer jeweiligen Funkzelle in Verbindung stehen.

In Fig. 4 ist beispielhaft die Funkverbindung von jeweils einer der Mobilstationen zu einer der HF-Sendeempfangsstufen (uplink) dargestellt. Die HF-Sendeempfangsstufe RP innerhalb der Funkzelle C1 empfängt von den Mobilfunkstationen auf einer Trägerfrequenz f1 TDM-Funksignale und auf einer Trägerfrequenz FA Signalisierungs-Funksignale. Die HF-Sendeempfangsstufe RP in der Funkzelle C2 empfängt entsprechende Funksignale auf den Trägerfrequenzen f2 und FB. Die auf diesen Trägerfrequenzen empfangenen Funksignale werden innerhalb der HF-Sendeempfangsstufe RP mittels eines elektrooptischen Wandlers in einen Lichtwellenleiter der optischen Übertragungsstrecke OF eingespeist und mittels eines optischen Kopplers auf einen gemeinsamen Lichtwellenleiter zu der zentralen Station BS geführt. Dort werden mittels eines optoelektrischen Wandlers die optisch übertragenen Funksignale in ein elektrisches FDM/TDM-Signalgemisch gewandelt. Anschließend werden mittels einer HF-Filterbank die Funksignale entsprechend ihren Trägerfrequenzen aus dem FDM/TDM-Signalgemisch regeneriert und zu dem jeweiligen Sendeempfänger TC1 bis TCn geführt, wo die Signalverarbeitung der empfangenen Funksignale erfolgt. Gleichfalls werden zu sendende Funksignale in den HF-Sendeempfängern auf entsprechenden Sendeträgern erzeugt und über das optische Übertragungssystem an die jeweilige abgesetzte HF-Sendeempfangsstufe RP übertragen.

Durch die zentrale Signalverarbeitung innerhalb der zentralen Station können die HF-Sendeempfangsstufen einfach aufgebaut werden. Jede HF-Sendeempfangsstufe RP enthält im wesentlichen eine Sende-Empfangs-Antenne, einen daran angeschlossenen Duplexer, einen Empfangs- und einen Sendeverstärker sowie einen elektrooptischen und einen optoelektrischen Wandler (z. B. Modulator, Halbleiterlaser bzw. Fotodiode). Weiterhin sind elektrische Bandpaßfilter vorgesehen, die im Bereich der jeweiligen Trägerfrequenz selektieren. Die Übertragung der Funksignale in Aufwärtsrichtung (uplink) und die Übertragung der Funksignale in Abwärtsrichtung (downlink) erfolgt über die optische Übertragungsstrecke OF im Wellenlängenmultiplex auf einer ersten Wellenlänge λ1 bzw. auf einer zweiten Wellenlänge λ2. Die HF-Sendeempfangsstufen enthalten hierfür entsprechende optische Filter.

Die Sendeempfänger TC1 bis TCn und TCs innerhalb der zentralen Station sind mit einer Steuereinrichtung TSC verbunden, die die Signalverarbeitung innerhalb der Sendeempfänger zeitlich so steuert, daß auf jeweils einer der Trägerfrequenzen ein zu sendendes oder empfangenes TDM-Funksignal mit acht Zeitschlitzen von jeweils 577 µs Dauer erzeugt bzw. verarbeitet wird. Weiterhin überwacht und steuert die Steuereinrichtung TSC einen der Sendeempfänger TCx, der auf mindestens einer Trägerfrequenz FA, FB Signalisierungssignale an die Mobilstationen sendet oder von diesen empfängt.

Im weiteren soll die Funkübertragung in Aufwärtsrichtung (uplink) genauer beschrieben werden, wobei die in Fig. 4 gezeigten Mobilstationen die Empfangspegel am Ort der jeweiligen HF-Sendeempfangsstufen RP erzeugen, die in den zuvor beschriebenen Fig. 1 bis 3 dargestellt sind. Werden den Mobilstationen die Sendezeitschlitze nicht erfindungsgemäß zugewiesen, so empfangen die HF-Sendeempfangsstufen TDM-Funksignale, wie in Fig. 1 dargestellt.

Durch die sich von Zeitschlitz zu Zeitschlitz ändernden Empfangspegel, sowie durch die sich zum Zeitabschnitt zu Zeitabschnitt ändernden Empfangspegelverläufe entstehen die anhand von Fig. 1 beschriebenen Dynamikprobleme. Diese werden durch die erfindungsgemäße Zuweisung der Sendezeitschlitze wie beispielhaft anhand der Fig. 2 und 3 gezeigt gelöst.

In dem in Fig. 4 dargestellten Mobilfunksystem MRS teilt die zentrale Station mittels der Steuereinrichtung TSC den Mobilfunkstationen Ma bis Me und Mx bis Mz die Zeitschlitze zum Senden der Funksignale zu. Beispielsweise wertet die Steuereinrichtung die zur Zuweisung der Sendezeitschlitze benötigten Empfangspegel aus, indem sie fortlaufende Pegelmessungen der auf den Trägerfrequenzen f1, f2 und fn, d. h. auf den Verkehrskanälen, empfangenen Funksignale durchführt. Solche Empfangspegel, die von Mobilstationen erzeugt werden, denen noch kein Verkehrskanal zugeteilt wurde und die über einen der Signalisierungskanäle FA, FB eine Rufanforderung an die zentrale Station signalisieren, werden durch entsprechende Pegelmessungen der empfangenen Signalisierungs-Funksignale ermittelt. Danach wertet die Steuereinrichtung alle nötigen Daten, wie z. B. Kennung der jeweiligen Mobilstation, den zugehörigen Empfangspegel und die gewünschte Sendeträgerfrequenz aus, um eine Zuweisung der Sendezeitschlitze, wie beispielsweise anhand der Fig. 2 oder 3 gezeigt, zu berechnen. Nach der Berechnung signalisiert die Steuereinrichtung über einen der Signalisierungskanäle eine Zeitschlitzkennung und eine dazu gehörige Trägerfrequenzkennung an die jeweilige Mobilstation. Diese schaltet sich nach Erhalt der Signalisierung auf die zugewiesene Trägerfrequenz und den zugewiesenen Sendezeitschlitz auf. Um zu vermeiden, daß bei einer Rufanforderung der auf dem Signalisierungskanal empfangene Pegel stark von den momentan auf den anderen Trägern f1 bis fn empfangenen Pegeln abweicht, sollte innerhalb der HF-Sendeempfangsstufe RB das empfangene Signalisierungs-Funksignal zeitlich so lang verzögert werden, daß es in Zeitschlitze mit mittleren Empfangspegeln fällt.

Zur Bestimmung der Empfangspegel können auch Laufzeitmessungen der jeweiligen Funksignale herangezogen werden. Diese Laufzeitmessungen sind in herkömmlichen Mobilfunksystemen wie beispielsweise dem GSM vorgesehen, um die Laufzeit eines Funksignales vom Aussenden von der Mobilstation bis zum Empfang in der HF-Sendeempfangsstufe (time in advance) festzustellen und die Zeitsynchronisation der zu sendenden Funksignale nachzuführen. Da diese Laufzeit sich proportional mit dem Abstand der Mobilstation zur HF-Sendeempfangsstufe ändert, ist sie auch ein Indikator für die aktuelle Funkfelddämpfung der Funkübertragungsstrecke. Somit können die Empfangspegel anhand der Laufzeitmessungen zumindest in Relation zueinander gesetzt werden, was für eine erfindungsgemäße Zuweisung der Zeitschlitze ausreicht.

Die bisher beschriebene Zuweisung von Sendezeitschlitzen für die Aufwärtsrichtung einer Funkübertragung (uplink) ist gleichfalls auch auf die Abwärtsrichtung einer Funkübertragung (downlink) anwendbar. Hierzu werden die in der zentralen Station ausgewerteten Empfangspegel, die von den Mobilstationen erzeugt werden, zur Zuweisung der Sendezeitschlitze für die zentrale Station herangezogen. Die Steuereinrichtung TSC steuert das Zugriffsverfahren im Zeitmultiplex innerhalb des jeweiligen Sendeempfängers TC1 bis TCn. Besonders vorteilhaft ist es, in Abwärtsrichtung die Zuweisung der Sendezeitschlitze anhand von Laufzeitmessungen der Funksignale durchzuführen. Die Laufzeitmessungen geben ein genaues Maß der aktuellen Funkfelddämpfung für die jeweilige Funkübertragung wieder, wohingegen die am Ort der HF-Sendeempfangsstufen gemessenen Empfangspegel von der Funkfelddämpfung und der Sendeleistung der einzelnen Mobilstationen beeinflußt sind. Zur Zuweisung der Sendezeitschlitze und zur Sendeleistungsregelung in Abwärtsrichtung ist jedoch nur die aktuelle Funkfelddämpfung relevant, wenn man an den verschiedenen Orten der Mobilstationen jeweils einen bestimmten Empfangspegel (Mindestempfangspegel) erzielen will.

Die Erfindung ist für beide Übertragungsrichtungen einsetzbar, auch dann, wenn eine Funkübertragung im Frequenzsprungverfahren (frequency hopping) erfolgt.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen beispielhaft die Anwendung der Erfindung in Funksystemen mit mobilen Stationen. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, die ein Funksystem mit stationären Stationen (fixed wireless) betreffen. Derartige Funksysteme sind im Bereich der Bürokommunikation, drahtlosen Computervernetzung und des sog. rural-telephone bekannt. Sind solche Funksysteme für eine FDM/TDM-Funkübertragung ausgelegt, so ändern sich die Empfangspegelverläufe von einem Zeitrahmen zum nächsten nicht. Aufgrund der verbleibenden Empfangspegeländerungen von einem Zeitschlitz zum nächsten können jedoch die genannten Dynamikprobleme auftreten. Zur Lösung dieser Dynamikprobleme ist eine erfindungsgemäße Zuweisung der Sendezeitschlitze geeignet, wobei vorteilhaft die Zuweisung fest erfolgen kann. Dazu verfügt das Funksystem über Steuereinrichtungen, die z. B. mittels Schaltern oder Festwertspeichern den Sendeempfängern der zentralen Station und den Sendeempfängen der Mobilstationen jeweils die Sendezeitschlitze in der erfindungsgemäßen Art und Weise fest zuweisen. Bei Inbetriebnahme des Funksystems braucht nur eine einmalige Empfangspegelmessung durchgeführt und ausgewertet zu werden, um die Schalter entsprechend einstellen zu können.

Die Beschreibung der Erfindung zeigt besonders vorteilhafte Ausführungsformen. Es sind zahlreiche weitere Anwendungen denkbar, wie z. B. im Bereich der Satellitenkommunikation oder im Bereich der Richtfunkübertragung (optisch vernetzte Satelliten-Sendeempfangs-Stationen bzw. Richtfunk-Konzentratoren).

Claims (9)

1. Funksystem (MRS) mit einer zentralen Station (BS), die über mehrere örtlich abgesetzte HF-Sendeempfangsstufen (RP), die mittels optischer Übertragungsstrecken (OF) an die zentrale Station (BS) angeschlossen sind, mit mehreren entfernten Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz) Funksignale auf verschiedenen Trägerfrequenzen (f1, f2, fn) jeweils im Zeitmultiplex austauscht, gekennzeichnet durch mindestens eine Steuereinrichtung (TSC), die den entfernten Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz) und/oder der zentralen Station (BS) zum Senden der Funksignale entsprechend dem Zeitmultiplex Zeitschlitze (s1 . . . s8) in Abhängigkeit von Empfangspegeln (A) zuweisen, die die gesendeten Funksignale am Ort der sie empfangenden HF-Sendeempfangsstufen (RP) bzw. am Ort der sie empfangenden entfernten Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz) erzeugen.

2. Funksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernten Stationen stationäre Stationen sind und daß die Steuereinrichtungen den entfernten Stationen bzw. der zentralen Station die Zeitschlitze zum Senden der Funksignale fest zuweisen.

3. Funksystem (MRS) nach Anspruch 1, bei dem die entfernten Stationen mobile Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz) sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (TSC) mit Sendeempfängern (TC1, TC2, TCn) der zentralen Station (BS) verbunden ist und daß die Steuereinrichtung (TSC) denjenigen mobilen Stationen (Ma, My), die auf den verschiedenen Trägerfrequenzen (f0, f1) etwa gleich große Empfangspegel (A) erzeugen, denselben Zeitschlitz (s1) zuweist.

4. Funksystem (MRS) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (TSC) über einen Signalisierungskanal (FA, FB) den mobilen Stationen (Ma . . . My) deren Zeitschlitze zuweist.

5. Funksystem (MRS) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mobilen Stationen (Ma . . . My) über den Signalisierungskanal (FA, FB) jeweils das Funksignal senden, dessen Empfangspegel (A) die Steuereinrichtung (TSC) zur Zuweisung ihres Zeitschlitzes auswertet.

6. Funksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuweisung der Zeitschlitze (s1 . . . s8) die Steuereinrichtung (TSC) die Empfangspegel (A) aufgrund von Laufzeitmessungen von Funksignalen bestimmt, die zwischen der zentralen Station (BS) und den mobilen Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz) übertragen werden.

7. Funksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (TSC) denjenigen mobilen Stationen (Ma, Mc), die auf derselben Trägerfrequenz (f0) etwa gleich große Empfangspegel (A) erzeugen, Zeitschlitze (s1, s2) zuweist, die zueinander benachbart sind.

8. Zentrale Station (BS) für ein Funksystem (MRS), die über mehrere örtlich abgesetzte HF-Sendeempfangsstufen (RP), die mittels optischer Übertragungsstrecken (OF) an die zentrale Station (BS) angeschlossen sind, mit mehreren entfernten Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz) Funksignale auf verschiedene Trägerfrequenzen (f1, f2, fn) jeweils im Zeitmultiplex austauscht, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (TSC), die den entfernten Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz) und/oder der zentralen Station (BS) zum Senden der Funksignale entsprechend dem Zeitmultiplex Zeitschlitze (s1 . . . s8) in Abhängigkeit von Empfangspegeln (A) zuweist, die die gesendeten Funksignal am Ort der sie empfangenden HF-Sendeempfangsstufen (RP) bzw. am Ort der sie empfangenden entfernten Stationen (Ma . . . , Me, Mx . . . Mz) erzeugen.

9. Verfahren zur Übertragung von Funksignalen in einem Funksystem (MRS) zwischen einer zentralen Station (BS), an die mehrere örtlich abgesetzte HF-Sendeempfangsstufen (RP) über optische Übertragungsstrecken (OF) angeschlossen sind, und mehreren entfernten Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz), bei dem die entfernten Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz) über die HF-Sendeempfangsstufen (RP) auf verschiedenen Trägerfrequenzen (f0, fn) jeweils Funksignale im Zeitmultiplex austauschen, dadurch gekennzeichnet, daß den entfernten Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz) und/oder der zentralen Station (BS) zum Senden der Funksignale entsprechend dem Zeitmultiplex Zeitschlitze (s1 . . . s8) in Abhängigkeit von Empfangspegeln (A) zugewiesen werden, die die gesendeten Funksignale am Ort der sie empfangenden HF-Sendeempfangsstufe (RP) bzw. am Ort der sie empfangenden entfernten Stationen (Ma . . . Me, Mx . . . Mz) erzeugen.