DE4332999A1 - Verfahren zum Erzeugen eines Systemtaktes in Basisstationen eines mehrzellularen, drahtlosen Fernsprechsystems - Google Patents

Description

Das Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines System­ taktes in Basisstationen eines mehrzellularen, drahtlosen Fern­ sprechsystems, bei dem die Basisstationen jeweils terrestrisch mit einem Kommunikationssystem verbunden sind, wobei digitale Informationen zwischen dem Kommunikationssystem und den Basis­ stationen durch in Übertragungstakt-getaktete Übertragungsein­ heiten gebildete Übertragungssignale übertragen werden.

Aus EP 0 226 610 ist bekannt, Basissysteme von drahtlosen Fernsprechsystemen an ein Kommunikationssystem, insbesondere eine Nebenstellenanlage, anzuschließen. Das Basissystem weist einen vermittlungstechnischen und ggfs. einen funktechnischen Teil auf. Das Basissystem ist über mehrere Verbindungsleitungen an das Kommunikationssystem angeschlossen. Hierbei ist für je­ des drahtlos, d. h. über eine Funkverbindung an das Basissystem angeschlossene Kommunikationsendgerät - in der Fachwelt als Cordless Telefon bekannt - ein separater Anschluß zwischen dem Kommunikationssystem und dem drahtlosen Fernsprechsystem vorge­ sehen.

Derartige mehrzellulare, drahtlose Fernsprechsysteme sind über­ wiegend gemäß dem ETS-Standard (European Telecommunication Standard) ETS 300 175, Teil 1 bis 9, "Digital European Cordless Telecommunications" (DECT), Mai 1992, realisiert. Gemäß diesem Standard wird das Bilden von Übertragungszeitschlitzen und de­ ren Einbindung in für eine Funkverbindung ausgelegte Übertra­ gungsrahmen und Überrahmen durch einen in den Basisstationen gebildeten Systemtakt gesteuert.

Der Systemtakt muß gemäß DECT-Standard folgende Anforderun­ gen erfüllen:

• - der mit Hilfe des Systemtaktes gesteuerte Informationsstrom darf funkseitig mit einem maximalen Wander von 5 ppm behaftet sein (siehe Teil 2, Kap. 4.2.2),
• - der Systemtakt mit einer Frequenz von 1152 kHz darf eine ma­ ximale Frequenzablage von +/- 50 kHz aufweisen (siehe Teil 2, Kap. 4.1.2) und
• - der Jitter zwischen dem ersten Bit und einem beliebigen fol­ genden Bit eines Zeitschlitzes darf 100 ns nicht überschrei­ ten (siehe Teil 2, Kap. 4.2.4).

Diese Anforderungen sind durch hochgenaue Taktgeneratoren in den Basisstationen erfüllbar. Dies bedeutet einen erheblichen schaltungstechnischen Aufwand für die Realisierung von Taktge­ neratoren in den Basisstationen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Aufwand hinsichtlich Realisierung eines Taktgenerators in den Basisstationen unter Berücksichtigung der zu erfüllenden Anfor­ derungen zu reduzieren. Die Aufgabe wird ausgehend von einem Fernsprechsystem gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Pa­ tentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist da­ rin zu sehen, daß der im Kommunikationssystem gebildete, hoch­ genaue Kommunikationssystemtakt mit Hilfe der Übertragungstech­ nik an die Basisstationen übertragen - zusammen mit den Infor­ mationen - und auf diesen der Systemtaktgenerator der Basissta­ tionen synchronisiert wird. Hierbei muß der Systemtaktgenerator synchronisierbar sein. Dies wird vorteilhaft durch einen als Phasenregelkreis augestalteten Systemtaktgenerator bewirkt - Anspruch 4. Der in den Basisstationen gebildete Systemtakt steuert in diesen das Bilden der Zeitschlitze, der Rahmen und der Überrahmen, die für eine anschließende funktechnische Über­ tragung DECT-Standard-gerecht zusammengestellt werden - An­ spruch 2. Gemäß diesem DECT-Standard ist ein Überrahmen durch 16 Rahmen gebildet, wobei jeder Rahmen 24 Zeitschlitze, d. h. 24 funktechnische Übertragungskanäle umfaßt.

Im Kommunikationssystem wird vom hochgenauen Kommunikationssy­ stemtakt ein Übertragungstakt mit einer Frequenz von 8 kHz ab­ geleitet und mit dem abgeleiteten Übertragungstakt werden die Übertragungseinheiten im Kommunikationssystem synchronisiert, d. h. die Übertragungstaktoszillatoren synchronisiert. In den Ba­ sisstationen wird aus den übertragenen Übertragungssignalen der Übertragungstakt von 8 kHz abgeleitet und mit diesem der Sy­ stemtaktgenerator synchronisiert. Der synchronisierte Systemtakt weist dabei eine Frequenz von 1152 kHz auf und ein Zeitschlitz umfaßt 480 Bit. Unter diesen Voraussetzungen wird der Beginn jedes dritten Zeitschlitzes mit dem Beginn jedes zehnten Über­ tragungstaktes hinsichtlich ihrer Phasenlage verglichen und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis wird die Frequenz des Systemtaktgenerators in der Basisstation gesteuert, d. h. so lange erniedrigt oder erhöht, bis annähernd ein Phasensynchro­ nismus erreicht ist - Anspruch 3. Der Regelung der Frequenz des Systemtaktgenerators wird vorteilhaft durch einen digitalen oder analogen Phasenregelkreis realisiert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens sind die Übertragungseinheiten nach dem Zeitgetrenntlage-Übertragungsverfahren realisiert - Anspruch 5. Die Anwendung des Zeitgetrenntlage-Übertragungsverfahrens erlaubt den Einsatz hochintegrierter Schaltungstechnik und damit eine besonders wirtschaftliche Realisierung einer Übertragungsein­ heit.

Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach der deutschen Patentanmeldung P 43 09 848.7 ausgestaltet, wobei im Kommunikationssystem zu­ sätzliche Mittel derart ausgestaltet sind, daß von dem im Kommu­ nikationssystem erzeugten Kommunikationssystemtakt der Übertra­ gungstakt abgeleitet wird, daß mit dem abgeleiteten Übertra­ gungstakt die mit den jeweiligen Basisstationen verbundenen Übertragungseinheiten (OCTAT) synchronisiert und die kommunika­ tionssystemtaktgetakteten Übertragungssignale an die Basissta­ tionen übertragen werden, daß in den Basisstationen mit dem von den Übertragungssignalen abgeleiteten Übertragungstakt ein durch Synchronisiersignale synchronisierbarer, den Systemtakt (bst) bildender Systemtaktgenerator (BTG) synchronisiert wird - Anspruch 6. Durch diese Anordnung ist unter Berücksichtigung ei­ ner erheblichen Integration dieser Komponenten in integrierte Schaltkreise eine besonders wirtschaftliche Anbindung von mehr­ zellularen, drahtlosen Fernsprechsystemen an ein Kommunika­ tionssystem realisierbar.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Blockschaltbildes und eines Signalablaufdiagrammes näher er­ läutert. Dabei zeigen

Fig. 1 in einem Blockschaltbild ein drahtloses Fernsprechsy­ stem und

Fig. 2 in einem Signalablaufdiagramm eine Übertragungstakt- und eine Zeitschlitzsignalfolge.

Die Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Kommunikations­ system KS, an das beispielhaft eine Basisstation BS über 3 der 8 dargestellten Verbindungsleitungen VL angeschlossen ist. Die verbleibenden fünf Verbindungsleitungen VL sind zu weiteren, nicht dargestellten und durch Punkte angedeuteten Basisstatio­ nen BS geführt. Die Verbindungsleitungen VL sind im Kommunika­ tionssystem KS an eine in einem Basisstationsanschlußmodul SLMC angeordnete Übertragungseinheit OCTAT geführt. In der Übertra­ gungseinheit OCTAT ist für jede ankommende Verbindungsleitung VL eine Übertragungsschaltung UP1-UP8 vorgesehen. Durch diese Übertragungsschaltungen UP1-UP8 ist jeweils eine nach dem Zeitgetrenntlage-Übertragungsverfahren wirkende UP-Schnitt­ stelle UP realisiert. Die bidirektionale Informationsübermitt­ lung über die UP-Schnittstelle UP wird durch Informationsbursts mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 384 kB/s bewirkt.

Die empfangenen bzw. die zu sendenden Informationen werden mit Hilfe einer Multiplex-Demultiplex-Einrichtung M zu einem Infor­ mationsstrom von 2048 kB/s zusammengefaßt und an eine ISDN- orientierte, interne Systembusschnittstelle IOM gesteuert. Diese Systembusschnittstelle ist an eine gleichartig reali­ sierte, interne ISDN-orientierte Systembusschnittstelle IOM ei­ ner in dem Basisstationsanschlußmodul SLMC angeordneten Peri­ pheriesteuerung ELIC geschaltet. Die Systembusschnittstelle IOM ist in der Peripheriesteuerung ELIC an einer D-Kanal-Steuerung DA realisiert, mit deren Hilfe die Zuteilung bzw. das Sperren der Signalisierungskanäle in den Verbindungsleitungen VL be­ wirkt wird. Die Nachrichtenkanäle, d. h. die B-Kanäle werden an eine Vermittlungseinheit EPIC geschaltet. In dieser Vermitt­ lungseinheit EPIC ist ein zeitschlitzgesteuertes Koppelfeld im­ plementiert. Mit Hilfe dieses Koppelfeldes sind 64 Nachrichten­ kanäle a 64 kB/s vermittelbar. Dies bedeutet, daß mit Hilfe dieses Koppelfeldes 32 drahtlos an die Basisstationen BS ange­ schlossene Kommunikationsendgeräte KE bidirektional vermittelbar sind. Die Vermittlungseinheit EPIC weist des weiteren drei bi­ direktionale PCM-orientierte Busschnittstellen PCM1 . . . 3 auf, wo­ bei die erste Busschnittstelle PCM1 mit weiteren, nicht darge­ stellten Einrichtungen des Kommunikationssystems (KS) verbunden ist. Die zweite und dritte PCM-orientierte Busschnittstelle PCM 2, 3 ist jeweils mit einer Delta-Modulations- bzw. Demodula­ tionseinrichtung ADPCM 1, 2 verbunden, wobei durch eine Delta- Modulations- bzw. Demodulationseinrichtung ADPCM 1, 2 jeweils 16 bidirektionale Nachrichtenkanäle B gemäß dem Delta-Modulations- bzw. Demodulationsverfahren bearbeitbar sind. Mit Hilfe der Delta-Modulations- bzw. Demodulationseinrichtung ADPCM 1, 2 sind die Übermittlungsgeschwindigkeiten der Nachrichtenkanäle B von 64 kB/s auf beispielsweise 32 oder 16 kB/s reduzierbar. Durch diese Maßnahme kann die Anzahl der Verbindungsleitungen VL zwi­ schen dem Kommunikationssystem KS und den Basisstationen BS er­ heblich reduziert werden.

Mit Hilfe der D-Kanal-Steuerung DA werden die in den D-Kanälen D enthaltenen bzw. einzufügenden Signalisierungsinformationen - z. B. im Kanal 31 des 64kB/s-Kanäle umfassenden, demultiplexen Bitstromes - gelesen bzw. eingefügt und an eine Signalisie­ rungssteuerung SIS geleitet bzw. von dieser übernommen. Mit Hilfe der Signalisierungssteuerung SIS werden die Signalisie­ rungsinformationen durch eine HDLC-Übertragungsprozedur über eine Schnittstellensteuerung SST an weitere, nicht dargestellte Steuerungen des Kommunikationssystems KS übermittelt. Die Si­ gnalisierungskanalsteuerung DA ist hinsichtlich der Steuerung der Signalisierungs- und Nachrichtenkanäle entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 41 41 493.4 ausgebildet. Hierbei werden die Signalisierungskanäle temporär den UP-Schnittstellen UP zugeteilt bzw. gesperrt.

Für das Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß im Kommunika­ tionssystem (KS) mit Hilfe eines nicht dargestellten, hochge­ nauen Taktgenerators hochgenaue Kommunikationssystemtaktsignale kts mit einer Frequenz von 8 kHz gebildet und an die Basissta­ tionsanschlußmodule SLMC verteilt werden. Im Basisstationsan­ schlußmodul SLMC werden die Kommunikationssystemtaktsignale kts zur Synchronisierung der Nachrichten- und Signalisierungsinfor­ mations-Verarbeitungseinrichtungen ELIC, ADPCM 1, 2 herangezogen. Die Kommunikationssystemtaktsignale kts werden von der Vermitt­ lungseinheit ELIC über die ISDN-orientierte, interne Systembus­ schnittstelle IOM an die Übertragungseinheit OCTAT übermittelt - durch gestrichelte Linien angedeutet. In der Übertragungsein­ heit OCTAT werden mit Hilfe des Kommunikationssystemtaktes kts die die Übertragungssignale ui bildenden Übertragungsschaltungen UP1 . . . 8 synchronisiert, d. h. von den Kommunikationssystemtaktsi­ gnalen kts wird der Übertragungstakt ut von 384 kb/s synchroni­ siert. Diese Synchronisierung kann beispielsweise durch einen digitalen oder analogen Phasenregelkreis PR bewirkt werden.

Die drei Verbindungsleitungen VL werden in der Basisstation BS jeweils an eine Leitungsanschlußeinheit DSAC1 . . . 3 geführt. Jeder dieser Leitungsanschlußeinheiten DSAC1 . . . 3 weist eine gemäß der Übertragungsschaltung UP1 . . . 8 realisierte Übertragungsschaltung UP auf, durch die eine Übertragung gemäß dem Zeitgetrenntlage- Übertragungsverfahren bewirkt wird. Desweiteren wird in den Übertragungsschaltungen UP aus den ankommenden Übertragungs­ sinalen ui der Übertragungstakt ut mit einer Frequenz von 8kHz abgeleitet. Dieser Übertragungstakt ut weist annähernd die gleiche Genauigkeit und Stabilität wie der durch den hochge­ nauen Kommunikationssystemtakt kst gesteuerte Übertragungstakt ut auf.

Die Übertragungsschaltung UP ist mit einer eine ISDN-orien­ tierte, interne Systemschnittstelle IOM realisierende ISDN- orientierten Schnittstellenschaltung ISM verbunden. Diese ISDN- orientierte interne Systemschnittstelle IOM weist im Gegensatz zu der Systembusschnittstelle IOM im Basisstationsanschlußmodul SLMC lediglich zwei Nachrichten- bzw. B-Kanäle und einen Signa­ lisierungskanal sowie einen weiteren systeminternen Informa­ tionskanal und zusätzlich eine Taktleitung zur Übermittlung der Übertragungstaktsignale ut auf. Das ISM-Schnittstellenmodul ISM ist desweiteren mit einer Signalisierungssteuerung SIS ver­ bunden. Mit Hilfe dieser Signalisierungssteuerung SIS werden Signalisierungsinformationen der Signalisierungskanäle bzw. D- Kanäle gemäß dem HDLC-Übertragungsverfahren empfangen bzw. ge­ sendet und für eine Übermittlung über eine Prozessorschnitt­ stelle PST und einen lokalen Bus LB an eine Steuerung BST auf­ bereitet, d. h. für eine Übermittlung an die Daten-, Adreß- und Steuerleitungen des lokalen Busses LB angepaßt. Dieser lokale Bus LB ist desweiteren mit einem Lesespeicher ROM und einem Schreib-Lesespeicher RAM verbunden. Hierbei sind im Schreib-Le­ sespeicher RAM im wesentlichen die nicht resistenten Informa­ tionen und im Lesespeicher ROM die die Basisstation BS überwa­ chenden und koordinierenden Programme gespeichert.

Die ISDN-orientierten, internen Systemschnittstellen IOME der Leitungsanschlußeinheiten DSAC1 . . .3 werden an ein Burstmodul geführt, wobei über zumindest eine der drei Taktleitungen der Übertragungstakt ut zusätzlich an einen Systemtaktgenerator BTG der Basisstation BS übermittelt wird - durch gestrichelte Li­ nien dargestellt. In dem Systemtaktgenerator BTG werden die Sy­ stemtakte T für einen Zeitschlitzzähler SLC, einen Rahmenzähler FC und einen Überrahmenzähler MFC gebildet. Mit Hilfe des Zeitschlitzzählers SLC, des Rahmenzählers FC und des Überrah­ menzählers MFC werden Zeitschlitztakte zst, Rahmentakte und Überrahmentakte erzeugt und mit diesen Zeitschlitze, Rahmen und Überrahmen gemäß dem ETS-Standard 300 175, Digital European Cordless Telecommunication (DECT) gebildet.

Erfindungsgemäß wird mit Hilfe einer der drei hochgenauen Übertragungstakte ut der Systemtaktgenerator BTG der Basissta­ tion BS synchronisiert. Für die Synchronisierung wird einer der drei Übertragungstakte ut ausgewählt - z. B. der von der Lei­ tungsanschlußeinheit DSAC 1 - und bei dessen Ausfall oder Stö­ rung auf einen der verbleibenden Übertragungstakte ut umge­ schaltet. Zur Synchronisierung der im Systemtaktgenerator BTG gebildeten Systemtakte T mit einer Frequenz von 1152 kHz mit den hochgenauen Übertragungstakten ut mit einer Frequenz von 8 kHz werden jeweils der Beginn jedes zehnten Übertragungstaktes ut sowie der Beginn jedes dritten mit Hilfe des Zeitschlitzzäh­ lers SLC gebildeten Zeitschlitztaktes zst herangezogen, d. h. deren Signalflanken werden hinsichtlich ihrer Phasenlage ver­ glichen - siehe hierzu Fig. 2. Der beispielsweise durch einen digitalen oder analogen Phasenregelkreis realisierte Sy­ stemtaktgenerator BTG wird in Abhängigkeit von den festgestellten Phasenvergleichsergebnissen synchronisiert. An die in diesen Phasenregelkreisen eingesetzten spannungs- oder durch Impulsein­ fügung oder Impulsausblendung gesteuerten Taktoszillatoren werden hinsichtlich Genauigkeit und Stabilität wesentlich ge­ ringere Anforderungen gestellt als an Taktoszillatoren, die nicht durch hochgenaue Takte, im Ausführungsbeispiel der über­ mittelte Übertragungstakt ut, synchronisiert werden. Folglich kann der schaltungstechnische Aufwand für die in den Basissta­ tionen BS zu realisierenden Systemtaktgeneratoren BTG unter Be­ rücksichtigung der erheblichen Anforderungen hinsichtlich Ge­ nauigkeit und Stabilität wesentlich reduziert werden.

Mit Hilfe der in den Zählern SLC, FC, MFC gebildeten Takte tv werden in einer Verarbeitungseinheit VEE, die mit den ISDN- orientierten, internen Systemschnittstellen IOME verbunden ist, die Nachrichten bzw. Informationen in die entsprechenden Rahmen eingefügt bzw. entfernt und an ein Funkmodul FM übermittelt bzw. von diesem empfangen. In einer im Burstmodul BM angeordne­ ten Takteinheit TE, die mit dem Systemtaktgenerator BTG verbun­ den ist, werden sowohl weitere burstmodulinterne Takte gebil­ det, als auch gemäß dem DECT-Standard die erforderlichen Takte für das Funkmodul FM gebildet und an dieses übertragen.

Mit Hilfe des Funkmoduls FM werden die Nachrichten- und Signa­ lisierungsinformationen gemäß dem DECT-Standard mit einer Fre­ quenz von 1800 MHz übertragen. Nach dem DECT-Standard können 12 bidirektional gerichtete 64kB/s-Nachrichtenkanäle einschließ­ lich der zugehörigen Signalisierungsinformationen drahtlos übermittelt werden. Dies bedeutet, daß an diese Basisstation 12 Kommunikationsendgeräte KE, d. h. 12 Funktelefone, drahtlos an­ schließbar sind.

Claims (6)

1. Verfahren zum Erzeugen eines Systemtaktes (ts) in Basissta­ tionen (BS) eines mehrzellularen, drahtlosen Fernsprechsy­ stems, bei dem die Basisstationen (BS) jeweils terrestrisch mit einem Kommunikationssystem (KS) verbunden sind, wobei digitale Informationen zwischen dem Kommunikationssystem (KS) und den Basisstationen (BS) durch in Übertragungstakt (ut)-getaktete Übertragungseinheiten (OCTAT) gebildete Übertragungssignale (ui) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß von dem im Kommunikationssystem (KS) erzeugten Kommunika­ tionssystemtakt (kts) der Übertragungstakt (ui) abgeleitet wird, daß mit dem abgeleiteten Übertragungstakt (ui) die mit den jeweiligen Basisstationen (BS) verbundenen Übertragungsein­ heiten (OCTAT) synchronisiert und die kommunikationssystemtakt­ getakteten Übertragungssignale (us) an die Basisstationen (BS) übertragen werden, daß in den Basisstationen (BS) mit dem von den Übertragungssignalen (ui) abgeleiteten Übertragungstakt (ut) ein durch Synchronisiersignale synchronisierbarer, den Sy­ stemtakt (bst) bildender Systemtaktgenerator (BTG) synchroni­ siert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Zeitschlitz (TS)-, Rahmen (FR)- und Überrahmen (MF)- Bildung steuernde Systemtakt (bst) einer Basisstation (BS) gemäß dem ETS-Standard 300 175 "Digital European Cordless Telecommmu­ nications (DECT)" gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungstakt (ut) eine Frequenz von 8 kHz und der Systemtakt (bst) einer Basisstation (BS) eine Frequenz von 1152 kHz aufweist, wobei jeder einen Übertragungskanal repräsentie­ rende Zeitschlitz (TS) 480 Bit umfaßt, daß der Beginn jedes dritten Zeitschlitztaktes (zst) mit dem Beginn jedes zehnten Übertragungstaktes (ui) hinsichtlich Phasenlage verglichen wird und daß in Abhängigkeit von dem Phasenvergleichsergebnis die Frequenz des Systemtaktes (bst) der Basisstationen (BS) gesteuert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemtaktgenerator (BTG) durch einen analogen oder di­ gitalen Phasenregelkreis realisiert ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinheiten (OCTAT) nach dem Zeitgetrenntlage- Übertragungsverfahren realisiert sind.

6. Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem der vorhergenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anordnung gemäß der Patentanmeldung 43 09 848.7 ausge­ staltet ist und daß zusätzliche Mittel derart ausgestaltet sind,
daß von dem im Kommunikationssystem (KS) erzeugten Kommunika­ tionssystemtakt (kts) der Übertragungstakt (ui) abgeleitet wird, daß mit dem abgeleiteten Übertragungstakt (ui) die mit den jeweiligen Basisstationen (BS) verbundenen Übertragungsein­ heiten (OCTAT) synchronisiert und die kommunikationssystemtakt­ getakteten Übertragungssignale (us) an die Basisstationen (BS) übertragen werden, daß in den Basisstationen (BS) mit dem von den Übertragungssignalen (ui) abgeleiteten Übertragungstakt (ut) ein durch Synchronisiersignale synchronisierbarer, den Sy­ stemtakt (bst) bildender Systemtaktgenerator (BTG) synchroni­ siert wird.