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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Basisstation für und eine Verfahren zur Verwendung
des Frequenzspektrums eines Zeitduplex-(TDD, für "Time Division Duplex") Funksystems. Die Erfindung kann in
allen drahtlosen Kommunikationssystemen, die mit TDD arbeiten, verwendet
werden, beispielsweise Wifi-Systemen, Wimax-Systemen, UMTS-TDD-Systemen
oder DECT-Systemen.
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Hintergrund der Erfindung
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Drahtlose
Telekommunikationssysteme, z. B. jene, die Telefondienste anbieten,
verwenden oft TDD. Bei der Verwendung dieser Technologie für Telefondienste
ist TDD mit einem Problem konfrontiert, wenn zwei Einrichtungen,
z. B. zwei Mobiltelefone, gleichzeitig senden und empfangen und
an zwei unterschiedliche TDD-Systeme angeschlossen sind, z. B. TDD-Systeme,
die von unterschiedlichen Telekommunikationsgesellschaften betrieben
werden. Wenn zwei TDD-Systeme nicht miteinander synchronisiert sind,
können
bei den zwei Einrichtungen erhebliche Interferenzen auftreten, wenn
sie benachbarte Frequenzen nutzen.
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Jedes
TDD-System versorgt seine Teilnehmer innerhalb eines bestimmten
Frequenzbereichs. Dieser Frequenzbereich wird von einer Regulierungsbehörde zugeteilt
und könnte
einer Lizenz unterliegen oder nicht an eine Lizenz gebunden sein.
Zur Einhaltung der Regulierungsvorschriften verwenden der Betreiber
und die Endgeräte
eine Vielzahl von Kanalfiltern, um sicherzustellen, dass sie nur
Signale innerhalb des gegebenen Frequenzspektrums senden. Trotz
der Kanalfilter senden die Sender innerhalb eines TDD-Systems, insbesondere
die Sender der Endgeräte,
die Signale mit einer Außerbandleistung.
Diese Außerbandleistung
ist für
die oben genannten Interferenzen verantwortlich.
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Wenn
die beiden TDD-Systeme synchronisiert wären, würden sich die für die erste
Einrichtung verwendeten Zeitschlitze von den für die Versorgung der zweiten Einrichtung
verwendeten Zeitschlitzen unterscheiden. Eine Synchronisierung würde somit
die oben genannten Interferenzen vermeiden. Abgesehen von koreanischen
drahtlosen Telekommunikationssystemen sind Systeme, die TDD verwenden,
jedoch nicht synchronisiert.
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Gemäß
EP 1 006 745 A1 wird
in einem zellularen Funkkommunikationssystem, in dem zu verschiedenen
Unternehmen gehörende
Mobilstationen Kanäle
nutzen, welche benachbarte Frequenzen aufweisen, eine Nachbarkanalinterferenz
mit einem hohen Interferenzpegel erzeugt. Deshalb werden von den
Frequenzbändern,
die jedem Unternehmen zugeteilt sind, die Nachbarfrequenzbänder, welche
an die anderen Unternehmen zugeteilten Frequenzbänder angrenzen, den Verbindungen
mit niedriger Leistung zugeteilt, während nicht benachbarte Frequenzbänder Verbindungen
mit hoher Leistung zugeteilt werden.
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EP 1 349 414 A1 offenbart
eine Funksteuerungsvorrichtung, welche mit einer Mobilstation unter
Verwendung eines ersten und eines zweiten Frequenzbandbereichs kommuniziert.
Beim Empfang einer Anforderung zur Datenübertragung an die Mobilstation
bestimmt die Vorrichtung, ob das Senden und Empfangen der Funkwellen
mit der Mobilstation durchgeführt
werden, welche den ersten Frequenzbandbereich nutzt. Die Vorrichtung
bestimmt danach eine Übertragungszeit
für die
Datenübertragung,
welche den zweiten Frequenzbandbereich nutzt, basierend auf einem
Kommunikationsmuster der Mobilstation.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ziel
der Erfindung ist es, Interferenzen zwischen zwei Einrichtungen,
die von unterschiedlichen TDD-Systemen versorgt werden, für den Fall
zu vermeiden, dass die beiden TDD-Systeme nicht synchronisiert sind.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, das Frequenzspektrum eines TDD-Systems effizienter
zu nutzen.
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Vorzugsweise
werden die beiden oben genannten Ziele gleichzeitig erreicht.
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Lösungen für diese
Ziele und weitere Ziele werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche bereitgestellt.
Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche beschrieben.
Es sollte betont werden, dass alle Bezugsziffern in den Ansprüchen nicht
als Einschränkung
des Geltungsbereichs der Erfindung auszulegen sind.
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Nach
einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Verwendung des Frequenzspektrums
eines TDD-Systems vorgeschlagen. In einem ersten Schritt werden
ein oberes Schutzband am obern Rand des Frequenzspektrums und ein
unteres Schutzband am unteren Rand des Frequenzspektrums definiert.
In einem zweiten Schritt wird das Frequenzspektrum derart genutzt,
dass Funkverbindungen zwischen den beiden Schutzbändern ermöglicht werden,
dass jedoch gesendete Signale, welche Frequenzen innerhalb dieser Schutzbänder aufweisen,
herausgefiltert werden. Infolgedessen ist die Signalstärke der
Signale, die Frequenzen zwischen den Schutzbändern aufweisen, höher als
für Frequenzen
innerhalb des oberen oder unteren Schutzbandes. Deshalb werden Teilnehmer
des TDD-Systems nur mit Frequenzen zwischen diesen Schutzbändern versorgt,
und die Aussendungen innerhalb der Schutzbänder werden auf einem Minimum
gehalten. Mindestens eines der Schutzbänder wird für eine Punkt-zu-Punkt-Funkverbindung
zwischen einer Basisstation und einem Kernnetz verwendet („Backhauling"). Ein Selbst-Backhauling über die
Luft verringert Hardwareanforderungen und Kosten, da die „letzte
Meile" zwischen
einem bestehenden Telekommunikationsnetz und den Basisstationen
ein bedeutender Kostenfaktor für
Breitbandfunksysteme wie beispielsweise WiMAX ist.
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Die
Dämpfung
der unerwünschten
Signale in den Schutzbändern
erfolgt mit Filtern. Im einfachsten Fall wird die Dämpfung intern
durch das Kanalfilter erzielt. Als Beispiel kann in einem WiMAX-System,
das den Frequenzbereich 3,4 GHz–3,6
GHz abdeckt, jedes Kanalfilter eine Bandbreite von 5 MHz aufweisen.
Mit den Kanalfiltern stellt das TDD-System die oben genannten Schutzbänder bereit
und wäre
nur für
eine bestimmte Außerbandleistung
in diesen Schutzbändern
verantwortlich, nicht jedoch für
die Außerbandleistung
außerhalb des
durch die Regulierungsbehörde
gewährten
Frequenzbereichs.
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Die
Verwendung von Schutzbändern
verringert Interferenzen der oben genannten Art, weil die Teilnehmer
auf Frequenzen versorgt werden, die zu unterschiedlich sind, als
dass sie eine signifikante Interferenz erfahren könnten.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
werden Maßnahmen
zur Reduzierung von Interferenzen zwischen einer von einem ersten
TDD-System versorgten ersten Einrichtung und einer von einem zweiten
TDD-System versorgten zweiten Einrichtung ergriffen, wobei das geringere
Maß an
Interferenz den Betreiber in die Lage versetzt, die Schutzbänder für zuvor
ausgewählte
Punkt-zu-Punkt-Funkverbindungen
zwischen Basisstationen und dem Kernnetz zu nutzen ("Backhauling").
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Dieser
Ansatz berücksichtigt,
dass künftige
Filter, insbesondere in Endgeräten
verwendete Filter, wahrscheinlich eine höhere Qualität aufweisen werden. Filter
höherer
Qualität
werden dann die Außerbandleistung
stärker
als heute verringern. Infolgedessen können die Schutzbänder dann
kleiner gemacht werden, oder sie werden allesamt überflüssig. Selbst
dann wird die Interoperabilität
zwischen TDD-Systemen
weiterhin gewährleistet
sein.
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Die
Maßnahmen,
die zur Reduzierung der Interferenzen innerhalb der Schutzbänder ergriffen
werden können,
können
sein:
- • Reduzieren
der Ausgangsleistung von Sendern und damit Reduzieren der Außerbandleistung
- • Senden
von Signalen mit kleineren Strahlungskeulen
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Tatsächlich können diese
für Frequenzen
innerhalb der Schutzbänder
angewendeten Maßnahmen einzeln
oder miteinander kombiniert ergriffen werden. Alle dienen dazu,
Interferenzen zu reduzieren, was den Betreiber in die Lage versetzt,
die Schutzbänder
erneut zu nutzen.
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Diese
und weitere Aspekte der Erfindung werden aus den nachfolgenden Ausführungsformen
ersichtlich und unter Bezugnahme auf sie erläutert werden. Es sollte beachtet
werden, dass die Verwendung von Bezugsziffern nicht als Einschränkung des
Geltungsbereichs der Erfindung auszulegen ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 stellt
ein Ablaufdiagramm dar, welches die Art und Weise veranschaulicht,
wie das Verfahren ausgeführt
wird;
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2 stellt
ein drahtloses Telekommunikationssystem dar, das die Erfindung nutzt.
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1 stellt
ein Ablaufdiagramm dar, welches die Art und „eise veranschaulicht, wie
das Verfahren ausgeführt
wird. In Schritt 2 wird das obere Schutzband definiert
und in Schritt 4 das untere Schutzband.
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Im
Betrieb werden Signale innerhalb der Schutzbänder in Schritt 6 herausgefiltert.
Dies erfolgt durch Kanalfilter in den Einrichtungen des TDD-Systems,
z. B. in Basisstationen oder in Endgeräten. Aufgrund dessen werden
Einrichtungen eines TDD-Systems, welches das erfindungsgemäße Verfahren
nutzt, im Vergleich zu Teilnehmern anderer TDD-Systeme mit einem
geringern Maß an
Interferenz konfrontiert sein.
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In
Schritt 8 werden Maßnahmen
zur Reduzierung der Interferenzen ergriffen, z. B. durch Verwendung einer
verringerten Ausgangsleistung, kleinerer Strahlungskeulen oder durch
das Empfangen von Signalen mit erhöhter Empfindlichkeit für Signale,
die Frequenzen innerhalb der Schutzbänder aufweisen. Diese Maßnahmen
verringern die Außerbandleistung
innerhalb der Schutzbänder.
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Infolgedessen
kann der TDD-Betreiber die Schutzbänder in Schritt 10 für zuvor
ausgewählte
Funkverbindungen erneut nutzen. Die Schutzbänder werden für das Selbst-Backhauling
des TDD-Systems genutzt, wodurch die Hardwareanforderungen an die „letzte
Meile" verringert
werden, die andernfalls auf Kabelverbindungen basiert. Das Verfahren
wird danach in Schritt 12 beendet.
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2 stellt
ein TDD-Funksystem 1 mit einer Basisstation 2 dar,
die über
eine Funkverbindung 4 mit einem Kernnetz 3 verbunden
ist. Der Basisstation 2 ist eine Logik 5 zugeordnet,
die für
das Senden und Empfangen von Signalen über die Luftschnittstelle verantwortlich
ist. Die Logik 5 umfasst ein Kanalfilter 6, um
ein oberes Schutzband und ein dazugehöriges Kanalfilter (nicht dargestellt)
bereitzustellen [und] um ein unteres Schutzband bereitzustellen.
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3 zeigt
die mit dem Betrieb der Basisstation
2 verbundenen Frequenzbereiche.
Der Betreiber der Basisstation
2 nutzt ein Frequenzspektrum
F1, wohingegen Wettbewerber die Frequenzspektren F2 und F3 nutzen.
Die Frequenzspektren könnten
ihnen von einer Regulierungsbehörde
eingeräumt
worden sein. Das Spektrum F1 weist ein oberes Schutzband
7a und
ein unteres Schutzband
7b auf. Die Vielzahl von Kanalfiltern stellt
eine Spektrumsmaske
8 bereit. Die Ausgangsspektren
9,
10 einer
Trägerfrequenz
sind zwischen den Schutzbändern
7a,
7b angeordnet.
Die Ausgangsspektren
11,
12 der Backhauling-Verbindungen
sind im unteren beziehungsweise im oberen Schutzband angeordnet. Legende zu den Zeichnungen Figur 1:
| Ziffer 2 | Definieren
des oberen Schutzbandes |
| Ziffer 4 | Definieren
des oberen Schutzbandes |
| Ziffer 6 | Ausfiltern
der Signale in Schätzbändern |
| Ziffer 8 | Reduzieren
der Interferenzen |
| Ziffer 10 | Wiederverwenden
des Schutzbandes für
zuvor ausgewählte
Funkverbindungen |
| Ziffer 12 | Ende |
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- 1
- TDD-System
- 2
- Basisstation
- 3
- Kernnetz
- 4
- Funkverbindung
- 5
- Logik
- 6
- Filter
- 7a
- Oberes
Schutzband
- 7b
- Unteres
Schutzband
- 8
- Spektrumsmaske
- 9
- Ausgangsspektrum
einer Trägerfrequenz
- 10
- Ausgangsspektrum
einer Trägerfrequenz
- 11
- Ausgangsspektrum
der Backhauling-Verbindung
- 12
- Ausgangsspektrum
der Backhauling-Verbindung
- F1
- Frequenzspektrum
- F2
- Frequenzspektrum
- F3
- Frequenzspektrum