DE60216662T2

DE60216662T2 - Mobiles Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE60216662T2
Application number: DE60216662T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Chiyoda-ku Takao; Narumi Chiyoda-ku Umeda; Lan Chiyoda-ku Chen
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: EP1259092B1; JP3802372B2; US7502596B2; EP1259092A2; KR20020087873A; EP1259092A3; US20020173277A1; CN1386024A; JP2002345014A; SG112837A1; CN100382609C; DE60216662D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein mobiles Kommunikationssystem und insbesondere ein mobiles Kommunikationssystem, das die Duplexmodi einer Aufwärtsstrecke oder einer Abwärtsstrecke in Abhängigkeit von den zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation kommunizierten Übertragungsvolumina schalten kann.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein Duplexbetrieb wird im aktuellen mobilen Kommunikationssystem allgemein in Frequenzduplex (FDD) und Zeitduplex (TDD) klassifiziert.
1 zeigt eine herkömmliche Zellenstruktur in einer FDD-Kommunikation, und 2 zeigt das Grundkonzept der herkömmlichen FDD-Kommunikation. Wie in 1 dargestellt, sind Basisstationen 11₁ , 11₂ und 11₃ in den jeweiligen Zellen 400, 500 und 600 angeordnet und mit Mobilstationen 21₁ , 21₂ bzw. 21₃ über Funkkanäle verbunden. Bei FDD sind unterschiedliche Frequenzen f₁ und f₂ der Aufwärtsstrecke, welche von der Mobilstation zur Basisstation gerichtet ist, und der Abwärtsstrecke, die von der Basisstation zur Mobilstation gerichtet ist, zugeordnet. Die Funkfrequenzen f₁ und f₂ belegen die zugehörigen Strecken zu jeder Zeit, wie in 2 dargestellt. Außerdem werden die Funkfrequenzen f₁ und f₂ gleichermaßen in allen Zellen 400, 500 und 600 verwendet.
3 zeigt ein herkömmliches mobiles FDD-Kommunikationssystem. Dieses FDD-System enthält eine Basisstation 11₁ und eine Mobilstation 21₁ . Die Basisstation 11₁ besitzt eine Signalverarbeitungseinheit 80, die mit dem Hauptnetz (z.B. mobiles Kommunikationsnetz) verbunden ist, einen Sender 81, einen Empfänger 82, ein Bandpassfilter (BPF) 83 mit einer Mittenfrequenz von f₁, ein Bandpassfilter (BPF) 84 mit einer Mittenfrequenz von f₂ und mit dem Empfänger 82 bzw. dem Sender 81 verbundene Antennen 85, 86.
Die Mobilstation 21₁ besitzt eine Eingabeeinheit 70 (z.B. Mikrophon 70a oder Tastatur 70b), eine Ausgabeeinheit 71 (z.B. Anzeige 71a oder Lautsprecher 71b), eine Signalverarbeitungseinheit 72, einen Sender 73, einen Empfänger 74, ein Bandpassfilter (BPF) 75 mit einer Mittenfrequenz von f₁, ein Bandpassfilter (BPF) 76 mit einer Mittenfrequenz von f₂ sowie mit dem Sender 73 bzw. dem Empfänger 74 verbundene Antennen 77, 78.
Bei Betrieb der Mobilstation 21₁ werden von der Eingabeeinheit 70 zugeführte digitale Signale durch die Signalverarbeitungseinheit 72 in Basisbandsignale umgesetzt. Die Basisbandsignale werden durch den Sender 73 in Funksignale umgesetzt, die dann durch das Bandpassfilter 75 laufen. Funksignalkomponenten der Mittenfrequenz f₁ werden durch den Bandpassfilter 75 extrahiert, und die Signale werden von der Antenne 77 bei einer Frequenz f₁ zur Basisstation 11₁ übertragen.
Die von der Mobilstation 21₁ übertragenen Funksignale werden von der Antenne 85 der Basisstation 11₁ empfangen und dem Empfänger 82 über das Bandpassfilter 83 zugeführt. Die empfangenen Funksignale werden in Basisbandsignale umgesetzt, und die Basisbandsignale werden dann durch die Signalverarbeitungseinheit 80 in digitale Signale umgesetzt. Die digitalen Signale werden dem Hauptnetz, wie beispielsweise einem mobilen Kommunikationsnetz übertragen.
Andererseits werden auf der Abwärtsstrecke von der Basisstation 11₁ aus dem Hauptnetz empfangene digitale Signale durch die Signalverarbeitungseinheit 80 in Basisbandsignale umgesetzt und dann durch den Sender 81 in Funksignale umgesetzt. Das Basisbandfilter 84 extrahiert nur jene Signalkomponenten mit einer Mittenfrequenz von f₁, die dann zur Mobilstation 21₁ übertragen werden.
Die von der Basisstation 11₁ übertragenen Funksignale werden von der Antenne 78 der Mobilstation 21₁ empfangen und dem Empfänger 74 über das Bandpassfilter 76 zugeführt. Die Funksignale werden durch den Empfänger 74 und die Signalverarbeitungseinheit 72 in digitale Signale umgesetzt und der Ausgabeeinheit 71 zugeführt.
Bei FDD wird die Funkkommunikation durch Zuordnen unterschiedlicher Frequenzen f₁ und f₂ zur Aufwärtsstrecke (von der Mobilstation 21₁ zur Basisstation 11₁ ) und zur Abwärtsstrecke (von der Basisstation 11₁ zur Mobilstation 21₁ ) zugeordnet.
4 bis 7 zeigen das Konzept der herkömmlichen TDD-Kommunikation. Bei der herkömmlichen TDD wird anders als bei FDD die gleiche Funkfrequenz auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke benutzt: Wie in 4 veranschaulicht, sind Basisstationen 12₁ -12₁₄ in den jeweiligen Zellen 700-713 angeordnet. Bei dieser Zellstruktur ist eine Mobilstation 22₁ , die unter der Verwaltung der Basisstation 12₁ steht, mit einer Mobilstation 22₂ , die unter Verwaltung der Basisstation 12₂ steht, mittels TDD-Kommunikation verbunden. Bei TDD werden den Zellen (Nr. 1 – Nr. 3) abwechselnd und wiederholt drei oder mehr Frequenzen (f₁–f₃) zugewiesen. Diese Anordnung ist erforderlich, um einen ausreichenden Raumabstand zwischen jenen Zellen zu garantieren, welche die gleiche Funkfrequenz benutzen, um einer Störung zwischen benachbarten Zellen vorzubeugen. Jede Frequenz, die einer der Zellen Nr. 1 – Nr.3 zugewiesen ist, wird jeweils in einem gleichen Zeitintervall abwechselnd für die Aufwärtsstrecke und die Abwärtsstrecke verwendet. Die den abwechselnden Strecken zugewiesene Zeitdauer wird als ein Zeitschlitz bezeichnet.
6 zeigt ein herkömmliches mobiles TDD-Kommunikationssystem. Dieses TDD-System enthält eine Basisstation 12₁ und eine Mobilstation 22₁ . Die Basisstation 12₁ besitzt eine mit dem Hauptnetz (z.B. mobiles Kommunikationsnetz) verbundene Signalverarbeitungseinheit 120, einen Sender 122, einen Empfänger 123, einen Schalter (SW) 124, ein Bandpassfilter (BPF) 125 mit einer Mittenfrequenz von f₁ sowie eine Antenne 126 zum Senden und Empfangen von Funksignalen.
Die Mobilstation 22₁ besitzt eine Eingabeeinheit 110, wie beispielsweise ein Mikrophon 110a oder eine Tastatur 110b, eine Ausgabeeinheit 111, wie beispielsweise eine Anzeige 111a oder einen Lautsprecher 111b, eine Signalverarbeitungseinheit 112, einen Sender 114, einen Empfänger 115, einen Schalter (SW) 116, ein Bandpassfilter (BPF) 117 mit einer Mittenfrequenz von f₁ sowie eine Antenne 118 zum Senden und Empfangen von Funksignalen.
Bei Betrieb der Mobilstation 22₁ im TDD-System werden von der Eingabeeinheit 110 zugeführte digitale Signale durch die Signalverarbeitungseinheit 112 in Basisbandsignale umgesetzt. Die Basisbandsignale werden durch den Sender 114 in Funksignale umgesetzt, die dann durch den Schalter (SW) 116 und das Bandpassfilter (BPF) 117 laufen. Funksignalkomponenten der Mittenfrequenz von f₁ werden extrahiert und dann von der Antenne 118 bei einer Frequenz f₁ an die Basisstation 12₁ gesendet.
Die von der Mobilstation 22₁ gesendeten Funksignale werden von der Antenne 126 der Basisstation 12₁ empfangen und über das Bandpassfilter (BPF) 125 und den Schalter (SW) 124 dem Empfänger 123 zugeführt. Die empfangenen Funksignale werden durch den Empfänger 123 und die Signalverarbeitungseinheit 120 in digitale Signale umgesetzt. Die digitalen Signale werden dann an das Hauptnetz übertragen.
Andererseits werden auf der Abwärtsstrecke an der Basisstation 12₁ aus dem Hauptnetz empfangene digitale Signale durch die Signalverarbeitungseinheit 120 und den Sender 122 in Funksignale umgesetzt. Die Funksignale laufen durch den Schalter (SW) 124 und das Bandpassfilter (BPF) 125, in dem nur jene Signalkomponenten mit einer Mittenfrequenz von f₁ extrahiert werden. Die Funksignale der Frequenz f₁ werden von der Antenne 126 zur Mobilstation 22₁ übertragen.
Die von der Basisstation 12₁ übertragenen Funksignale werden von der Antenne 118 der Mobilstation 22₁ empfangen, über das Bandpassfilter (BPF) 117 und den Schalter (SW) 116 an den Empfänger 115 geleitet. Die Funksignale werden durch den Empfänger 115 und die Signalverarbeitungseinheit 112 in digitale Signale umgesetzt und der Ausgabeeinheit 111 zugeführt.
Die Schaltsteuerungen 121 und 113 der Basisstation 12₁ und der Mobilstation 22₁ überlagern Steuersignale auf die Kommunikationssignale der Abwärtsstrecke, sodass sich die Basisstation 12₁ und die Mobilstation 22₁ zueinander synchronisieren. Die Schaltsteuerungen 121 und 113 schalten die Schalter (SW) 124 bzw. 116 basierend auf dem von der Signalverarbeitungseinheit 120 der Basisstation zugeführten Steuersignal.
Mit dieser Anordnung stoppt die Signalverarbeitungseinheit 120 der Basisstation 12₁ während einer Aufwärtskommunikation das Zuführen von Signalen zum Sender 122. Demgemäß setzen der Sender 122 der Basisstation 12₁ und der Empfänger 115 der Mobilstation 22₁ ihre Funktionen aus. Andererseits stoppt die Signalverarbeitungseinheit 112 der Mobilstation 22₁ während der Abwärtskommunikation das Zuführen von Signalen zum Sender 114. Demgemäß setzen der Sender 114 der Mobilstation 22₁ und der Empfänger 123 der Mobilstation 12₁ ihre Funktionen aus.
In den letzten Jahren ist das bei der Mobilfunkkommunikation übertragene Datenvolumen stark gestiegen. Anders als bei Sprachkommunikation über Telefonleitungen erzeugt die Datenkommunikation leicht asymmetrische Situationen im Datenvolumen zwischen der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke. Insbesondere werden, da Browser-Telefone, die Zellulartelefone sind, die den Benutzern den Zugriff auf auf Servern im Internet geladenen Homepages oder die Benutzung von Email ermöglichen, weit verbreitet wurden, digitale Inhalte häufig von den von Providern eingerichteten Servern heruntergeladen. Als Ergebnis ist die auf der Abwärtsstrecke übertragene Datenmenge wahrscheinlich größer als jene auf der Aufwärtsstrecke.
Beim herkömmlichen Duplexverfahren (entweder FDD oder TDD) wurde, selbst wenn die Datenmenge auf der Abwärtsstrecke viel größer als jene auf der Aufwärtsstrecke wegen eines asymmetrischen Übertragungsvolumens ist, eine gleiche Funkfrequenz oder ein Zeitschlitz der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke zugewiesen. Aus diesem Grund wurden Funkressourcen, wie beispielsweise ein Zeitschlitz oder ein Frequenzband, verschwendet. Außerdem ist, da das der Mobilfunkkommunikation zugewiesene Funkfrequenzband beschränkt ist, die Übertragungskapazität des Systems ebenfalls beschränkt.
Demgemäß ist es eine wichtige Anforderung, die Verschwendung von Funkressourcen zu beseitigen, um so eine Verschlechterung der Übetragungskapazität des Systems im begrenzten Funkfrequenzband zu maximieren. Unter diesem Gesichtspunkt schlug das 3^rd Generation Partnership Project (3GPP), das eine Organisation ist, die technologische Standards von IMT-2000 untersucht, einen asymmetrischen Duplex vor, wie in 7 veranschaulicht.
Bei diesem Verfahren wird eine Reihe von Frames (F#1, F#2, ... F#n), die jeweils aus mehreren Zeitschlitzen (zum Beispiel vier in dem Beispiel von 7) bestehen, vorgesehen. Die Anzahl Zeitschlitze, die der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke zugewiesen sind, sind asymmetrisch eingerichtet, um ein asymmetrisches Datenvolumen auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke zu bewältigen.
Dieses asymmetrische Duplexverfahren ist jedoch bei einem mobilen Kommunikationssystem großer Kapazität ungeeignet, weil Daten im gleichen Funkfrequenzband sowohl auf der Aufwärtsstrecke als auch der Abwärtsstrecke übertragen werden, und deshalb muss ein fortlaufend weiter Bereich von Frequenzbändern gewährleistet werden. Unglücklicherweise sind die zugewiesenen Funkfrequenzbänder überfüllt, und es ist schwierig, einen fortlaufenden weiten Bereich von Frequenzbändern zu erhalten.
Ein weiteres Problem entsteht, falls TDD auf W-CDMA-Systeme angewendet wird und falls die Datenvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke asymmetrisch werden. Bei asymmetrischem A-CDMA des TDD-Typs ist, da das Volumen der Kommunikationsdaten größer wird, eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung beim Erzeugen von Taktfrequenzen für das Basisbandsignal und Modulieren des Basisbandsignals in ein Funksignal erforderlich. Dies lässt die Konstruktionen sowohl des Mobilgeräts als auch der Basisstation kompliziert werden.
Ein bekanntes mobiles Kommunikationssystem ist in der WO-A-00/42800 offenbart. Diese offenbart ein System, bei welchem Basisstationen mit Mobilstationen mittels entweder einer herkömmlichen FDD-Kommunikation oder einer herkömmlichen TDD-Kommunikation verbunden werden können, wie oben erläutert. Dieses System ordnet unterschiedlichen Basisstationen, die im gleichen Bereich arbeiten, unterschiedliche Frequenzbänder zu und die Basisstationen verwenden eine FDD-Kommunikation oder eine TDD-Kommunikation zur Verbindung mit verschiedenen Mobilstationen, um die beste Nutzung der verfügbaren Frequenzen zu machen und eine Störung zu minimieren.
Ein weiteres bekanntes mobiles Kommunikationssystem ist in der WO 01/10159 A1 offenbart. Diese offenbart ein System, bei welchem eine Mobilstation entweder mit einer Basisstation eines FDD-Kommunikationssystems unter Verwendung eines herkömmlichen FDD-Kommunikationsmodus oder einer Basisstation eines TDD-Kommunikationssystems unter Verwendung eines herkömmlichen TDD-Kommunikationsmodus verbinden kann. Die Mobilstation kann entweder unter Verwendung eines FDD-Kommunikationsmodus oder eines TDD-Kommunikationsmodus arbeiten und kann augenblicklich zwischen den zwei Modi schalten, um zwischen Basisstationen der zwei Systeme zu übertragen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Deshalb ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mobiles Kommunikationssystem vorzusehen, das eine effiziente Nutzung der Funkfrequenzressourcen ohne Verkomplizieren der Konstruktion realisieren kann, selbst wenn das Datenvolumen bei einer parallelen Übertragung auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke asymmetrisch ist.
Um die Aufgabe zu lösen sieht ein Aspekt der Erfindung ein mobiles Kommunikationssystem mit mehreren Basisstationen und einer Mobilstation, die zur Kommunikation mit einer Basisstation ausgebildet ist, vor, mit
einem ersten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobilstation, bei welchem eine erste Funkfrequenz für eine Aufwärtsstrecke und eine zweite Funkfrequenz für eine Abwärtsstrecke benutzt wird, und weiter gekennzeichnet durch
einen zweiten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobilstation, bei welchem die erste Funkfrequenz für die Aufwärtsstrecke benutzt wird und die zweite Funkfrequenz für die Abwärtsstrecke benutzt wird und eine der ersten Kommunikationsfrequenz und der zweiten Kommunikationsfrequenz von der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke geteilt wird; und
einen Modusschalter, ausgebildet zum Schalten der Basisstation und der Mobilstation zwischen einem ersten und einem zweiten Kommunikationsmodus entsprechend Datenübertragungsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke, wobei die Basisstation mit einer benachbarten Basisstation synchron gehalten wird, um eine Störung zwischen der Basisstation und der benachbarten Basisstation zu verhindern.
Falls die Kommunikationsvolumina auf der Aufwärtsstrecke (von der Mobilstation zur Basisstation) und der Abwärtsstrecke (von der Basisstation zur Mobilstation) asymmetrisch sind, wird der erste Modus ausgewählt. Falls die Kommunikationsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke asymmetrisch werden, wird der Modus zum zweiten Kommunikationsmodus geschaltet, in dem entweder die erste oder die zweite Funkfrequenz für eine bidirektionale Kommunikation (z.B. für sowohl die Aufwärtsstrecke als auch die Abwärtsstrecke) in einer Duplexweise benutzt wird. Mit diesem mobilen Kommunikationssystem werden für die Funkkommunikation notwendige Funkressourcen effizient auf sowohl symmetrische als auch asymmetrische Kommunikationen zugeordnet.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung sieht eine Basisstation vor, ausgebildet zum Kommunizieren mit einem Mobilgerät in einem vorgeschriebenen geographischen Bereich und gekennzeichnet durch wenigstens zwei Modi aus:
einem ersten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobilstation, in welchem eine erste Funkfrequenz für eine Aufwärtsstrecke benutzt wird und eine zweite Funkfrequenz für eine Abwärtsstrecke benutzt wird;
einem zweiten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobilstation, bei welchem die erste Funkfrequenz für die Aufwärtsstrecke benutzt wird und die zweite Funkfrequenz von der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke geteilt wird; und
einem dritten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobilstation, in welchem die erste Funkfrequenz von der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke geteilt wird und die zweite Funkfrequenz für die Abwärtsstrecke benutzt wird, wobei die Basisstation aufweist:
eine Schaltsteuerung, ausgebildet zum Ändern des Kommunikationsmodus, wobei die Basisstation synchron zu einer benachbarten Basisstation gehalten wird, um eine Störung zwischen der Basisstation und der benachbarten Basisstation zu verhindern.
Ein dritter Aspekt der Erfindung sieht ein Mobilgerät vor, ausgebildet zum Kommunizieren mit einer Basisstation in einem vorgeschriebenen geographischen Bereich und gekennzeichnet durch die Verwendung von wenigstens zwei Modi aus:
einem ersten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und dem Mobilgerät, in welchem eine erste Funkfrequenz für eine Aufwärtsstrecke benutzt wird und eine zweite Funkfrequenz für eine Abwärtsstrecke benutzt wird;
einem zweiten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und dem Mobilgerät, in welchem die erste Funkfrequenz für die Aufwärtsstrecke benutzt wird und die zweite Funkfrequenz von der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke geteilt wird; und
einem dritten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und dem Mobilgerät, in welchem die erste Funkfrequenz von der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke geteilt wird und die zweite Funkfrequenz für die Abwärtsstrecke benutzt wird, wobei das Mobilgerät aufweist:
eine Schaltsteuerung, ausgebildet zum Ändern des Kommunikationsmodus, wobei die Sende- und die Empfangsteile des Mobilgeräts synchron zu den Sende- und den Empfangsteilen der Basisstation gehalten werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine Zellenstruktur des herkömmlichen FDD-Systems;
2 das Konzept des herkömmlichen FDD;
3 den Aufbau eines herkömmlichen mobilen FDD-Kommunikationssystems;
4 eine Zellenstruktur des herkömmlichen TDD-Systems;
5 das Konzept des herkömmlichen TDD;
6 den Aufbau eines herkömmlichen mobilen TDD-Kommunikationssystems;
7 weiter das Konzept der herkömmlichen TDD-Kommunikation;
8 ein Beispiel der Zellenstruktur eines mobilen Kommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9A-9C drei Arten von Kommunikationsmodi, die im mobilen Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden;
10 den Aufbau des mobilen Kommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
11 den Betrieb des mobilen Kommunikationssystems im FDD-Modus, in dem die Datenvolumina auf der Abwärtsstrecke und der Aufwärtsstrecke beinahe gleich sind;
12 den Betrieb des mobilen Kommunikationssystems im FDD/TDD-Mischmodus A, in dem die Datenvolumina auf der Abwärtsstrecke größer als jene auf der Aufwärtsstrecke sind;
13 den Betrieb des mobilen Kommunikationssystems im FDD/TDD-Mischmodus B, in dem das Datenvolumen auf der Aufwärtsstrecke größer als jenes auf der Abwärtsstrecke ist;
14 ein Beispiel der im mobilen Kommunikationssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendeten Basisstation;
15 eine Modifikation der Basisstation;
16 eine weitere Modifikation der Basisstation; und
17 ein weiteres Beispiel der Zellenstruktur des mobilen Kommunikationssystems gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Einzelheiten des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung werden nun unter Bezug auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben.
8 zeigt ein Beispiel der Zellenstruktur des mobilen Kommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das mobile Kommunikationssystem weist Basisstationen (BS1-BS3) 10₁ -10₃ , die in Zellen 100, 200 bzw. 300 positioniert sind, und Mobilstationen (MS1-MS3) 20₁ -20₃ , die mit den zugehörigen Basisstationen 10₁ -10₃ über Funkkommunikation verbunden sind, um eine Sprachkommunikation, eine Nicht-Telefonkommunikation und weitere Arten von Kommunikation zu erzielen, auf.
In diesem System wird eine Funkfrequenz f₁ auf der Aufwärtsstrecke von den Mobilstationen 20₁ -20₃ zu den Basisstationen 10₁ -10₃ benutzt, und eine Funkfrequenz f₂ wird auf der Abwärtsstrecke von den Basisstationen 10₁ -10₃ zu den Mobilstationen 20₁ -20₃ benutzt. Diese Frequenzen f₁ und f₂ werden in allen Zellen gleichermaßen verwendet.
9A-9C veranschaulichen drei Arten von Kommunikationsmodi, die in dem mobilen Kommunikationssystem in einem Ausführungsbeispiel verwendet werden. In diesem Beispiel wird einer der drei Modi abhängig von den Kommunikationsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke ausgewählt. Diese drei Modi enthalten den FDD-Modus (9A), den FDD/TDD-Mischmodus A (9B) und den FDD/TDD-Mischmodus B (9C).
Falls das Datenvolumen auf der Aufwärtsstrecke (von der Mobilstation zur Basisstation) etwa gleich jenem auf der Abwärtsstrecke (von der Basisstation zur Mobilstation) ist, wird der FDD-Modus ausgewählt. Im FDD-Modus wird zum Beispiel die Frequenz f₁ ausschließlich für die Aufwärtsstrecke benutzt, und die Frequenz f₂ wird ausschließlich für die Abwärtsstrecke benutzt. Dieser Modus ist ähnlich der herkömmlichen FDD-Technik.
Falls das Datenvolumen auf der Abwärtsstrecke größer als jenes auf der Aufwärtsstrecke wird, wird der Modus zum FDD/TDD-Mischmodus A geschaltet, in dem die Aufwärtsfrequenz f₁ zwischen der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke geteilt wird, während die Abwärtsfrequenz f₂ nach wie vor ausschließlich für die Abwärtsstrecke benutzt wird. Mit anderen Worten teilen der Abwärtskanal und der Aufwärtskanal die Aufwärtsfrequenz f₁ in abwechselnden Zeitschlitzen, wie bei der TDD-Technik. In dem in 9B dargestellten Beispiel sind die Zeitschlitze (Intervalle) für die Aufwärts- und die Abwärtskommunikation gleich eingerichtet, und das Datenkapazitätsverhältnis der Aufwärtsstrecke zur Abwärtsstrecke wird zu 1:3.
Falls das Datenvolumen auf der Abwärtsstrecke kleiner als jenes auf der Aufwärtsstrecke wird, wird der FDD/TDD-Mischmodus B ausgewählt. In diesem Modus wird die Aufwärtsfrequenz f₁ ausschließlich für die Aufwärtsstrecke benutzt, und die Abwärtsfrequenz f₂ wird zwischen der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke in abwechselnden Zeitschlitzen geteilt, wie bei TDD. In diesem Fall beträgt das Kommunikationsverhältnis der Aufwärtsstrecke zur Abwärtsstrecke 3:1.
Durch Schalten dieser drei Modi in Abhängigkeit von der Situation kann das System die asymmetrische Funkkommunikation bewältigen.
10 stellt das mobile Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel dar, das eine Mobilstation 20₁ und eine Basisstation 10₁ enthält. Die Mobilstation 20₁ besitzt eine Eingabeeinheit 31, wie beispielsweise ein Mikrophon 31a oder eine Tastatur 31b, eine Ausgabeeinheit 32, wie beispielsweise eine Anzeige 32a oder einen Lautsprecher 32b, eine Signalverarbeitungseinheit 33, eine Schaltsteuerung 34, einen Seriell/Parallel-Umsetzer (S/P) 35 und einen Parallel/Seriell-Umsetzer (P/S) 36. Die Mobilstation 20₁ weist auch zwei Sender 37 und 38, zwei Empfänger 39 und 40, zwei Schalter (SW1 und SW2) 41 und 42, ein erstes Bandpassfilter (BPF) 43 mit einer Mittenfrequenz von f₁, ein zweites Bandpassfilter (BPF) 44 mit einer Mittenfrequenz f₂ sowie zwei Antennen 45 und 46 auf. Jede Antenne wird sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Funksignalen verwendet.
Die Basisstation 10₁ hat eine mit dem Hauptnetz (z.B. mobiles Kommunikationsnetz) verbundene Signalverarbeitungseinheit 50, zwei Sender 51 und 52, einen Parallel/Seriell-Umsetzer (P/S) 54, einen Seriell/Parallel-Umsetzer (S/P) 55 und zwei Empfänger 56 und 57. Die Basisstation 10₁ besitzt auch zwei Schalter (SW1 und SW2) 58 und 59, ein erstes Bandpassfilter (BPF) 60 mit einer Mittenfrequenz von f₁, ein zweites Bandpassfilter (BPF) 61 mit einer Mittenfrequenz von f₂ und Antennen 62, 63, wobei jede Antenne sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Funksignalen verwendet wird.
Im Betrieb wird ein von der Eingabeeinheit 31 der Mobilstation 20₁ eingegebenes digitales Signal durch die Signalverarbeitungseinheit 33 in ein Basisbandsignal umgesetzt und durch den Seriell/Parallel-Umsetzer 35 in zwei Linien von Basisbandsignalen geteilt. Diese Basisbandsignale werden durch den ersten und den zweiten Sender 37 und 38 in Funksignale umgesetzt. Die Funksignale werden dem ersten und dem zweiten Bandpassfilter (BPF) 43 und 44 über den ersten bzw. den zweiten Schalter (SW1 und SW2) 41 und 42 zugeführt. Das Bandpassfilter 43 extrahiert die Signalkomponente der Frequenz f₁, und das zweite Bandpassfilter 44 extrahiert die Signalkomponente der Frequenz f₂. Diese Funksignale der Frequenzen f₁ und f₂ sollen über die Antennen 45 bzw. 46 an die Basisstation 10₁ übertragen werden.
Die von der Mobilstation 20₁ bei den Frequenzen f₁ und f₂ übertragenen Funksignale werden von den zugehörigen Antennen 62 und 63 empfangen und über die zugehörigen Bandpassfilter 60 und 61 und die zugehörigen Schalter 58 und 59 dem ersten bzw. dem zweiten Empfänger 56 und 57 zugeführt. Die Funksignale werden durch die Empfänger 56 und 57 in Basisbandsignale umgesetzt und durch den Parallel/Seriell-Umsetzer (P/S) 54 synthetisiert. Das zusammengesetzte Basisbandsignal wird durch die Signalverarbeitungseinheit 50 in ein digitales Signal umgesetzt und an das Hauptnetz übertragen.
Auf der Abwärtsstrecke wird das vom Hauptnetz zugeführte digitale Signal durch die Signalverarbeitungseinheit 50 in ein Basisbandsignal umgesetzt. Das Basisbandsignal wird durch den Seriell/Parallel-Umsetzer (S/P) 55 in zwei Linien von Basisbandsignalen geteilt und dann durch die zugehörigen Sender 51 und 52 in Funksignale umgesetzt. Diese zwei Funksignale laufen durch die zugehörigen Schalter (SW1 und SW2) 58 und 59 und die zugehörigen Bandpassfilter (BPF) 60 und 61. Das erste Bandpassfilter 60 extrahiert nur die Signalkomponente der Frequenz f₁, und das zweite Bandpassfilter 61 extrahiert nur die Signalkomponente der Frequenz f₂. Diese Funksignale werden von den zugehörigen Antennen 62 und 63 an die Mobilstation 20₁ übertragen.
Die von der Basisstation 10₁ bei den Frequenzen f₁ und f₂ übertragenen Funksignale werden von den zugehörigen Antennen 45 und 46 der Mobilstation 20₁ empfangen und über die zugehörigen Bandpassfilter 43 bzw. 44 und die Schalter (SW1 und SW2) 41 bzw. 42 den Empfängern 39 bzw. 40 zugeführt. Die Funksignale werden dann durch die Empfänger 39 und 40 in Basisbandsignale umgesetzt. Die zwei Linien von Basisbandsignalen werden durch den Parallel/Seriell-Umsetzer (P/S) 36 synthetisiert. Das zusammengesetzte Signal wird durch die Signalverarbeitungseinheit 33 in ein digitales Signal umgesetzt und an die Ausgabeeinheit 32 ausgegeben.
Die Schaltersteuerung 53 der Basisstation 10₁ und die Schaltsteuerung 34 der Mobilstation 20₁ überlagern Steuersignale auf der Abwärtsstrecke, um die Basisstation 10₁ und die Mobilstation 20₁ synchronisieren zu lassen. Nach der Synchronisierung schalten die Schaltsteuerungen 53 und 34 den Kommunikationsmodus des Systems basierend auf dem von der Signalverarbeitungseinheit 50 der Basisstation 10₁ zugeführten Steuersignal. Die Schaltsteuerungen 53 und 34 und die Signalverarbeitungseinheit 50 bilden einen Modusschalter.
Mit anderen Worten regulieren die Schaltsteuerungen 53 und 34 basierend auf dem Steuersignal von der Signalverarbeitungseinheit 50 Vorgänge der ersten Schalter (SW1) 58 und 41, der zweiten Schalter (SW2) 59 und 42, der Seriell/Parallel-Umsetzer (S/P) 55 und 35 sowie der Parallel/Seriell-Umsetzer (P/S) 54 und 36 auf drei unterschiedliche Weisen, die in 11-13 veranschaulicht sind.
Wenn das Datenvolumen auf der Aufwärtsstrecke etwa gleich jenem auf der Abwärtsstrecke ist, arbeitet das mobile Kommunikationssystem im FDD-Modus, wie in 11A und 11B dargestellt. Im FDD-Modus wird die Funkfrequenz f₁ ausschließlich für die Aufwärtsstrecke benutzt, und die Funkfrequenz f₂ wird ausschließlich für die Abwärtsstrecke benutzt, wie in 11A dargestellt. Das durch die Signalverarbeitungseinheit 50 der Basisstation 10₁ erzeugte Steuersignal enthält Befehle zum Regeln der ersten Schalter (SW1) 58 und 41, der zweiten Schalter (SW2) 59 und 42, der Seriell/Parallel-Umsetzer (S/P) 55 und 35 und der Parallel/Seriell-Umsetzer (P/S) 54 und 36 derart, dass die Mobilstation 20₁ bei der Frequenz f₁ sendet und bei der Frequenz f₂ empfängt und dass die Basisstation bei der Frequenz f₁ empfängt und bei der Frequenz f₂ sendet.
Genauer wird in der Mobilstation 20₁ der erste Schalter (SW1) 41 mit dem Sender A (37) verbunden und der zweite Schalter (SW2) 42 mit dem Empfänger B (40) verbunden, wie in 11B dargestellt. Es wird keine Seriell/Parallel-Umsetzung durch den S/P-Umsetzer 35 ausgeführt, und alle Signale von der Signalverarbeitungseinheit 33 werden dem Sender A (37) zugeführt. Analog wird keine Parallel/Seriell-Umsetzung durch den P/S-Umsetzer 36 ausgeführt, und alle am Empfänger B (40) empfangenen Signale werden der Signalverarbeitungseinheit 33 zugeführt.
Andererseits wird in der Basisstation 10₁ der erste Schalter (SW1) mit dem Empfänger A (56) verbunden und der zweite Schalter (SW2) mit dem Sender B (52) verbunden. Es wird keine Seriell/Parallel-Umsetzung durch den S/P-Umsetzer 55 ausgeführt, und alle Signale von der Signalverarbeitungseinheit 50 werden dem Sender B (52) zugeführt. Analog wird keine Parallel/Seriell-Umsetzung durch den P/S-Umsetzer 54 ausgeführt, und alle am Empfänger A (56) empfangenen Signale werden der Signalverarbeitungseinheit 50 zugeführt.
Falls das Datenvolumen auf der Abwärtsstrecke größer als jenes auf der Aufwärtsstrecke wird, wird der Modus zum FDD/TDD-Mischmodus A gewechselt, wie in 12A und 12B dargestellt. In diesem Modus wird die Funkfrequenz f₁ auf der Aufwärtsstrecke von dem Aufwärtskanal und dem Abwärtskanal in der Zeitduplexweise (TDD) geteilt, wie in 12A veranschaulicht. Das durch die Signalverarbeitungseinheit 50 der Basisstation 10₁ erzeugte Steuersignal enthält Steuerbefehle zum Regeln der ersten Schalter (SW1) 58 und 51, der zweiten Schalter (SW2) 59 und 42, der Seriell/Parallel-Umsetzer (S/P) 55 und 35 und der Parallel/Seriell-Umsetzer (P/S) 54 und 36 derart, dass die Basisstation 10₁ bei der Frequenz f₂ sendet und die Mobilstation 20₁ bei der Frequenz f₂ empfängt und dass die Aufwärtsfrequenz f₁ abwechselnd durch die Basisstation 20₁ und die Mobilstation 10₁ benutzt wird, um Daten zwischen ihnen zu übertragen.
Genauer wird in der Mobilstation 10₁ der erste Schalter (SW1) 41 abwechselnd zwischen dem Sender A (37) und dem Empfänger A (39) geschaltet und der zweite Schalter (SW2) 42 ist mit dem Empfänger B (40) verbunden, wie in 12B dargestellt. Es wird keine Seriell/Parallel-Umsetzung durch den S/P-Umsetzer 35 ausgeführt, und alle Signale von der Signalverarbeitungseinheit 33 werden dem Sender A (37) zugeführt. Durch den P/S-Umsetzer 36 wird eine Parallel/Seriell-Umsetzung so ausgeführt, dass das Signalverhältnis des Empfängers A (39) zum Empfänger B (40) zu 1:2 wird.
In der Basisstation 10₁ wird der erste Schalter (SW1) 58 abwechselnd zwischen dem Empfänger A (56) und dem Sender A (51) geschaltet und der zweite Schalter (SW2) 59 ist mit dem Sender B (52) verbunden. Durch den S/P-Umsetzer 55 wird eine Seriell/Parallel-Umsetzung so ausgeführt, dass das Signalverhältnis des Senders A (51) zum Sender B (52) zu 1:2 wird. Es wird keine Parallel/Seriell-Umsetzung durch den P/S-Umsetzer 54 ausgeführt, und alle Signale vom Empfänger A (56) werden der Signalverarbeitungseinheit 50 zugeführt.
Falls das Datenvolumen auf der Aufwärtsstrecke größer als jenes auf der Abwärtsstrecke wird, wird der Modus zum FDD/TDD-Mischmodus B gewechselt, wie in 13A und 13B veranschaulicht. In diesem Modus wird die Abwärtsfrequenz f₂ durch den Aufwärtskanal und den Abwärtskanal in Zeitduplexweise (TDD) geteilt, wie in 13A dargestellt. Das durch die Signalverarbeitungseinheit 50 der Basisstation 10₁ erzeugte Steuersignal enthält Steuerbefehle zum Regeln der ersten Schalter (SW1) 58 und 41, der zweiten Schalter (SW2) 59 und 42, der Seriell/Parallel-Umsetzer (S/P) 55 und 35 und der Parallel/Seriell-Umsetzer (P/S) 54 und 36 derart, dass die Basisstation 10₁ bei der Frequenz f₁ sendet und die Mobilstation 20₁ bei der Frequenz f₁ empfängt und dass die Abwärtsfrequenz f₂ abwechselnd durch die Basisstation 20₁ und die Mobilstation 10₁ benutzt wird, um Daten zwischen ihnen zu übertragen.
Genauer ist in der Mobilstation 10₁ der erste Schalter (SW1) 41 mit dem Sender A (37) verbunden und der zweite Schalter (SW2) wird abwechselnd zwischen dem Sender B (38) und dem Empfänger B (40) geschaltet, wie in 13B dargestellt. Eine Seriell/Parallel-Umsetzung wird durch den S/P-Umsetzer 35 so ausgeführt, dass das Signalverhältnis des Senders A (37) zum Sender B (38) zu 2:1 wird. Durch den P/S-Umsetzer 36 wird keine Parallel/Seriell-Umsetzung ausgeführt, und alle Signale vom Empfänger B (40) werden der Signalverarbeitungseinheit 33 zugeführt.
In der Basisstation 10₁ ist der erste Schalter (SW1) 58 mit dem Empfänger A (56) verbunden und der zweite Schalter (SW2) 59 wird abwechselnd zwischen dem Empfänger B (57) und dem Sender B (52) geschaltet. Durch den S/P-Umsetzer 55 wird keine Seriell/Parallel-Umsetzung ausgeführt, und alle Signale von der Signalverarbeitungseinheit 50 werden dem Sender B (52) zugeführt. Eine Parallel/Seriell-Umsetzung wird durch den P/S-Umsetzer 54 so ausgeführt, dass das Signalverhältnis des Empfängers A (39) zum Empfänger B (40) zu 2:1 wird.
Auf diese Weise ändert das mobile Kommunikationssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel den Kommunikationsmodus abhängig von den Datenvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke. Bei im Wesentlichen gleichen Datenvolumina zwischen der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke werden die Funkfrequenzen f₁ und f₂ ausschließlich für die Aufwärtsstrecke bzw. die Abwärtsstrecke benutzt. Wenn das Datenvolumen der Aufwärtsstrecke über das Datenvolumen der Abwärtsstrecke steigt, wird die Abwärtsfrequenz f₂ zwischen der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke in TDD-Weise geteilt. Wenn das Datenvolumen der Abwärtsstrecke über das Datenvolumen der Aufwärtsstrecke steigt, dann wird die Aufwärtsfrequenz f₁ zwischen der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke in TDD-Weise geteilt, sodass die Aufwärtskanalkommunikation und die Abwärtskanalkommunikation abwechselnd ausgeführt werden. Bei dieser Anordnung werden die Funkressourcen in geeigneter Weise den Strecken entsprechend den Datenvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke zugeordnet. Als Ergebnis werden die Funkressourcen effizient genutzt.
Der Modusschalter, der die Signalverarbeitungseinheit 50 der Basisstation 10₁ und die Schaltersteuerungen 53 und 54 aufweist, steuert auch das Zeitschlitz-Zuordnungsverhältnis zwischen der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke. In dem in 9B dargestellten Beispiel werden die Zeitschlitze der Aufwärtsfrequenz f₁ der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke abwechselnd im gleichen Verhältnis zugeordnet. Diese Zuordnungsrate kann jedoch entsprechend den Datenübertragungsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke eingestellt werden. Zum Beispiel können die Zeitschlitze der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke in einem Verhältnis von 1:2 zugeordnet werden, sodass der Aufwärtskanal die Frequenz f₁ alle drei Zeitschlitze benutzt. In diesem Fall erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 50 einen Steuerbefehl, der die Schalter, die Sender, die Empfänger, die P/S-Umsetzer und die S/P-Umsetzer so regelt, um in einem geeigneten Timing und Verhältnis zu arbeiten.
Obwohl die Erläuterung anhand eines Beispiels gemacht wurde, bei dem die drei Kommunikationsmodi verwendet werden, können auch nur zwei von ihnen verwendet werden. Zum Beispiel werden der FDD-Modus und der FDD/TDD-Mischmodus A verwendet und die Funkkommunikation kann zwischen diesen zwei Modi geschaltet werden, falls die Abwärtsstrecke allgemein ein hohes Verkehrsaufkommen hat. Alternativ werden der FDD- und der FDD/TDD-Mischmodus B verwendet, falls das Verkehrsaufkommen auf der Aufwärtsstrecke üblicherweise hoch ist.
Als nächstes wird die Modusschalttechnik nun in mehr Einzelheiten erläutert. Die oben beschriebene Modusänderung kann zusammen mit einer oder einer Kombination der nachfolgend beschriebenen Einrichtungen implementiert werden.
(1) Fernüberwachungssteuerung
14 zeigt eine Modifikation der Basisstation 10₁ , die ein Modusschalten ausführt. Die Signalverarbeitungseinheit 50 enthält eine Fernüberwachungssteuerung (RMC) 50a und einen Steuersignalgenerator (CSG) 50b. Die Fernüberwachungssteuerung 50a empfängt über das Hauptnetz ein Überwachungssteuersignal von zum Beispiel einer Überwachungsstation, die die Datenübertragungsvolumina auf der Aufwärts strecke und der Abwärtsstrecke überwacht. Die Fernüberwachungssteuerung 50a wählt einen geeigneten Modus aus dem FDD-Modus, dem FDD/TDD-Mischmodus A und dem FDD/TDD-Mischmodus B, die in 11-13 dargestellt sind, basierend auf dem empfangenen Überwachungssignal aus.
Der ausgewählte Modus wird dem Steuersignalgenerator 50b zugeführt. Der Steuersignalgenerator 50b erzeugt ein Steuersignal basierend auf dem ausgewählten Modus. Das Steuersignal wird den Schaltsteuerungen 53 zugeführt, die dann den ersten und den zweiten Schalter (SW1 und SW2) 58 und 59 schalten und die Vorgänge des P/S-Umsetzers 54 und des S/P-Umsetzers 55 in einer geeigneten Weise steuern. Dieses Steuersignal wird der Schaltsteuerung 34 der Mobilstation 20₁ auf der Abwärtsstrecke zugeführt und es lässt die Schaltsteuerung 34 die Verbindungen der Schalter (SW1 und SW2) 41 und 42 und die Vorgänge des S/P-Umsetzers 35 und des P/S-Umsetzers 36 steuern.
(2) Zeitverwaltungssteuerung
15 zeigt eine weitere Modifikation der Basisstation 10₁ . Die Schaltsteuerung 53 besitzt eine Zeitplantabelle (TST) 53a. Bei dieser Modifikation funktioniert die Schaltsteuerung 53 auch als eine Zeitverwaltungssteuerung. Zum Beispiel nimmt die Überwachungsstation Statistiken der über die Zeit variierenden Datenvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke und bildet einen Zeitplan eines Tages oder einer Woche zur Modusänderung im Voraus basierend auf den statistischen Ergebnissen. Der Zeitplan ist in der Schaltsteuerung 53 integriert. Die Schaltsteuerung 53 steuert die Verbindungen der Schalter (SW1 und SW2) 58 und 59 und die Betriebe des P/S-Umsetzers 54 und des S/P-Umsetzers 55. Obwohl in 15 nicht dargestellt, ist ein entsprechender Zeitplan (d.h. eine Zeitplantabelle) auch in der Schaltsteuerung 34 der Mobilstation 20₁ integriert. So wird der Kommunikationsmodus des mobilen Kommunikationssystems automatisch entsprechend dem vorgeschriebenen Zeitplan geschaltet.
(3) Kommunikationsbeobachtungssteuerung
16 zeigt eine noch weitere Modifikation der Basisstation 10₁ . Die Signalverarbeitungseinheit 50 weist einen Steuersignalgenerator (CSG) 50b und eine Kommunikationsbeobachtungssteuerung 50c auf. Die Kommunikationsbeobachtungssteuerung 50c enthält eine Einheit zur Kommunikationsvolumenüberwachung (CVM) 50d zum Messen der Kommunikationsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke sowie einen Vergleicher 50e zum Vergleichen der Messungen der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke. Das Vergleichsergebnis wird dem Steuersignalgenerator (CSG) 50b zugeführt, der ein Steuersignal zum geeigneten Schalten der Verbindungszustände der Schalter (SW1 und SW2) 58 und 59 und der Betriebe des P/S-Umsetzers 54 und des S/P-Umsetzers 55 durch die Schaltsteuerung 53 erzeugt. Obwohl in 16 nicht dargestellt, wird das Steuersignal der Schaltsteuerung 34 der Mobilstation 20₁ zugeführt, und die Schalter 41 und 42, der S/P-Umsetzer 35 und der P/S-Umsetzer 36 werden geeignet gesteuert. Bei dieser Anordnung zentriert sich die Modussteuerung in jeder der Basisstationen 10₁ -10₃ (8) unter Verwendung der an der Basisstation erhaltenen Messergebnisse.
Die Modusschaltvorgänge können unabhängig von den Basisstationen 10₁ -10₃ ausgeführt werden, oder alternativ können alle oder einige benachbarte Basisstationen den Kommunikationsmodus synchron zueinander verändern, um eine Störung der Trägerausbreitung zu verhindern. Im letztgenannten Fall synchronisieren sich die Sender 51, 52 und die Empfänger 56, 57 der Basisstation 10₁ und die Empfänger 39, 40 und die Sender 37, 38 der Mobilstation 20₁ zueinander. Außerdem können, falls der FDD/TDD-Mischmodus A oder B ausgewählt ist, die Aufwärtskanalkommunikation und die Abwärtskanalkommunikation mittels der gleichen Frequenz geschaltet werden, nachdem die Basisstationen aller oder einiger benachbarter Zellen zueinander synchronisiert sind.
Der Modusschalter des mobilen Kommunikationssystems ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Zum Beispiel kann ein Systemverwalter, der das mobile Kommunikationssystem überwacht und verwaltet, den Kommunikationsmodus des Systems manuell schalten.
17 stellt ein weiteres Beispiel der Zellenstruktur dar. Bei dieser Zellenstruktur benutzen angrenzende Zellen unterschiedliche Kombinationen von Funkfrequenzen. Zum Beispiel benutzt die Zelle 100 Frequenzen f₁ und f₂, die angrenzende Zelle 200 benutzt Frequenzen f₂ und f₃, und eine weitere angrenzende Zelle 300 benutzt Frequenzen f₂ und f₄. Diese Anordnung kann effektiv eine Störung verhindern, die in der in 8 dargestellten Zellenstruktur auftreten kann, in welcher die gleichen Frequenzen f₁ und f₂ in allen Zellen benutzt werden. Bei der Zellenstruktur von 8 kann, falls das Datenvolumen der Abwärtsstrecke größer als das Datenvolumen der Aufwärtsstrecke wird und deshalb die Aufwärtsfrequenz f₁ in TDD-Weise benutzt wird, dann die Basisstation eine Funkfrequenz f₁ von der angrenzenden Zelle empfangen, was eine unerwünschte Störung verursacht. Durch Zuordnen unterschiedlicher Frequenzen zu den angrenzenden Zellen, wie in 17 dargestellt, kann eine Signalstörung in dem mobilen Kommunikationssystem effektiv verhindert werden.
Vorzugsweise werden der Schaltzeitpunkt der Schalter 41, 42, 58, 59 der Mobilstation 10₁ und der Basisstation 20₁ sowie das durch die Seriell/Parallel-Umsetzer 35, 55 und die Parallel/Seriell-Umsetzer 36, 54 definierte Signalverhältnis feiner eingestellt. Diese Anordnung lässt das System mögliche Eventualitäten in der asymmetrischen Datenkommunikation zwischen der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke abdecken, und folglich kann die Effizienz der Ressourcennutzung weiter verbessert werden.
Grundsätzlich arbeitet das im Ausführungsbeispiel beschriebene mobile Kommunikationssystem in FDD-Weise und verwendet erforderlichenfalls in Abhängigkeit von den Datenübertragungsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke das TDD-Verfahren. Folglich müssen die Taktrate und die Modulationsrate des mobilen Kommunikationssystems nicht stark erhöht werden, anders als bei dem herkömmlichen asymmetrischen TDD-System, und der Systemaufbau, einschließlich der Signalverarbeitungseinheiten und der Sender/Empfänger der Basisstation und der Mobilstation, kann vereinfacht werden.
Obwohl die Erfindung unter Verwendung spezieller Beispiele beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern erhält viele Ersetzungen und Modifikationen, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den anhängenden Ansprüchen definiert ist. Zum Beispiel können, obwohl in dem Ausführungsbeispiel drei Kommunikationsmodi verwendet werden, zwei dieser Modi (zum Beispiel der FDD-Modus und der FDD/TDD-Mischmodus A oder der FDD-Modus und der FDD/TDD-Mischmodus B) verwendet werden. In diesem Fall schaltet der Modusschalter den Systembetrieb zwischen den ausgewählten zwei Modi.

Claims

Mobiles Kommunikationssystem mit mehreren Basisstationen (10) und einer zum Kommunizieren mit einer Basisstation ausgebildeten Mobilstation (20) mit einem ersten Kommunikationsmodus zum Kommunizieren zwischen der Basisstation und der Mobilstation, in dem eine erste Funkfrequenz für eine Aufwärtsstrecke benutzt wird und eine zweite Funkfrequenz für eine Abwärtsstrecke benutzt wird, und ferner gekennzeichnet durch einen zweiten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobilstation, in dem die erste Funkfrequenz für die Aufwärtsstrecke benutzt wird und die zweite Funkfrequenz für die Abwärtsstrecke benutzt wird und eine der ersten Kommunikationsfrequenz und der zweiten Kommunikationsfrequenz von der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke geteilt wird; und einen Modusschalter (34, 53), ausgebildet zum Schalten der Basisstation und der Mobilstation zwischen dem ersten und dem zweiten Kommunikationsmodus entsprechend Datenübertragungsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke, wobei die Basisstation mit einer benachbarten Basisstation synchron gehalten wird, um eine Störung zwischen der Basisstation und der benachbarten Basisstation zu verhindern.
Mobiles Kommunikationssystem nach Anspruch 1, und mit einem zweiten Kommunikationsmodus, in dem die erste Funkfrequenz für die Aufwärtsstrecke benutzt wird und die zweite Funkfrequenz von der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke geteilt wird; und einem dritten Kommunikationsmodus, in dem die zweite Funkfrequenz für die Abwärtsstrecke benutzt wird und die erste Funkfrequenz durch die Aufwärts strecke und die Abwärtsstrecke geteilt wird; und einem Modusschalter, ausgebildet zum Schalten durch die ersten bis dritten Kommunikationsmodi entsprechend Datenübertragungsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke.
Mobiles Kommunikationssystem nach Anspruch 1, bei welchem im zweiten Kommunikationsmodus die erste Funkfrequenz für die Aufwärtsstrecke benutzt wird und die zweite Funkfrequenz durch die Aufwärtsstrecke und die Abwärtsstrecke geteilt wird.
Mobiles Kommunikationssystem nach Anspruch 1, bei welchem im zweiten Kommunikationsmodus die zweite Funkfrequenz für die Abwärtsstrecke benutzt wird und die erste Funkfrequenz durch die Aufwärtsstrecke und die Abwärtsstrecke geteilt wird.
Mobiles Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Basisstation eine Signalverarbeitungseinheit (50) aufweist, ausgebildet zum Empfangen eines Fernüberwachungssteuersignals, das von einem Fernnetz zugeführt wird, mit dem die Basisstation verbunden ist, und der Modusschalter die Kommunikationsmodi basierend auf dem Fernüberwachungssteuersignal schaltet.
Mobiles Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Modusschalter einen Zeitplan zum Schalten der Kommunikationsmodi speichert und die Kommunikationsmodi basierend auf dem Zeitplan automatisch schaltet.
Mobiles Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Basisstation eine Signalverarbeitungseinheit (50) aufweist, ausgebildet zum Messen und Vergleichen der Datenübertragungsvolumina der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke, und der Modusschalter die Kommunikationsmodi basierend auf dem Vergleichsergebnis schaltet.
Mobiles Kommunikationssystem nach Anspruch 7, bei welchem die Signalverarbeitungseinheit eine Kommunikationsvolumenmesseinheit (50d), ausgebildet zum Messen der Datenübertragungsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke, und einen Vergleicher (50e), ausgebildet zum Vergleichen der Messergebnisse, aufweist.
Mobiles Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem entweder die erste oder die zweite Funkfrequenz durch die Aufwärtsstrecke und die Abwärtsstrecke in einem vorbestimmten Zuordnungsverhältnis von Zeitschlitzen geteilt wird, und die Basisstation eine Signalverarbeitungseinheit (50) aufweist, ausgebildet zum Einstellen des Zuweisungsverhältnisses der Zeitschlitze.
Mobiles Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem jede der mehreren Basisstationen zum Kommunizieren mit einer in einer Signalzelle (100, 200, 300) positionierten Mobilstation ausgebildet ist und jede Zelle eine Basisstation enthält, wobei der Modusschalter den Kommunikationsmodus von wenigstens zwei als Zellen dienenden Basisstationen in der gleichen Nachbarschaft synchron zueinander schaltet.
Mobiles Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem jede der mehreren Basisstationen zum Kommunizieren mit einer in einer Signalzelle (100, 200, 300) positionierten Mobilstation ausgebildet ist und jede Zelle eine Basisstation enthält, wobei der Modusschalter die Aufwärtskommunikation und die Abwärtskommunikation mit entweder der ersten oder der zweiten Frequenz in einem vorbestimmten Zeitintervall für wenigstens zwei als Zellen dienende Basisstationen in der gleichen Nachbarschaft synchron zueinander schaltet.
Basisstation (10), ausgebildet zum Kommunizieren mit einem Mobilgerät (20) in einem vorgeschriebenen geografischen Bereich (100, 200, 300) und gekennzeichnet durch wenigstens zwei Modi aus: einem ersten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobilstation, in welchem eine erste Funkfrequenz für eine Aufwärtsstrecke benutzt wird und eine zweite Funkfrequenz für eine Abwärtsstrecke benutzt wird; einem zweiten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobilstation, in welchem die erste Funkfrequenz für die Aufwärtsstrecke benutzt wird und die zweite Funkfrequenz durch die Aufwärtsstrecke und die Abwärtsstrecke geteilt wird; und einem dritten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobilstation, in welchem die erste Funkfrequenz durch die Aufwärtsstrecke und die Abwärtsstrecke geteilt wird und die zweite Funkfrequenz für die Abwärtsstrecke benutzt wird, wobei die Basisstation eine Schaltsteuerung (53) aufweist, ausgebildet zum Ändern des Kommunikationsmodus, wobei die Basisstation synchron zu einer benachbarten Basisstation gehalten wird, um so eine Störung zwischen der Basisstation und der benachbarten Basisstation zu verhindern.
Basisstation nach Anspruch 12, und mit einer Signalverarbeitungseinheit (50), ausgebildet zum Erzeugen eines Steuersignals zum Bestimmen eines der Kommunikationsmodi; und bei welcher die Schaltsteuerung ausgebildet ist, um das Steuersignal zu empfangen und den Kommunikationsmodus basierend auf dem Steuersignal zu ändern.
Basisstation nach Anspruch 13, bei welcher die Signalverarbeitungseinheit aufweist: eine Fernüberwachungssteuerung (50a), ausgebildet zum Empfangen eines Überwachungssteuersignals, das Datenübertragungsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke darstellt, von dem Fernnetz; und einen Steuersignalgenerator (50b), ausgebildet zum Erzeugen des Steuersignals basierend auf dem von der Fernüberwachungssteuerung zugeführten Überwachungssteuersignal.
Basisstation nach Anspruch 13, bei welcher die Signalverarbeitungseinheit aufweist: eine Kommunikationsvolumenmesseinheit (50d), ausgebildet zum Messen von Datenübertragungsvolumina auf der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke; einen Vergleicher (50e), ausgebildet zum Vergleichen der Datenübertragungsvolumina der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke; und einen Steuersignalgenerator (50b), ausgebildet zum Empfangen eines Vergleichsergebnisses von dem Vergleicher und Erzeugen des Steuersignals basierend auf dem Vergleichsergebnis.
Basisstation nach Anspruch 12, wobei die Schaltsteuerung eine Zeitplantabelle aufweist, die einen geeigneten Kommunikationsmodus auf Zeitbasis anzeigt, und zum Ändern des Kommunikationsmodus entsprechend der Zeitplantabelle ausgebildet ist.
Mobilgerät (20), ausgebildet zum Kommunizieren mit einer Basisstation (10) in einem vorgeschriebenen geografischen Bereich (100, 200, 300) und gekennzeichnet durch wenigstens zwei Modi von: einem ersten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und dem Mobilgerät, in dem eine erste Funkfrequenz für eine Aufwärtsstrecke benutzt wird und eine zweite Funkfrequenz für eine Abwärtsstrecke benutzt wird; einem zweiten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und dem Mobilgerät, in welchem die erste Funkfrequenz für die Aufwärtsstrecke benutzt wird und die zweite Funkfrequenz durch die Aufwärtsstrecke und die Abwärtsstrecke geteilt wird; und einem dritten Kommunikationsmodus zur Kommunikation zwischen der Basisstation und dem Mobilgerät, in welchem die erste Funkfrequenz durch die Aufwärtsstrecke und die Abwärtsstrecke geteilt wird und die zweite Funkfrequenz für die Abwärtsstrecke benutzt wird, wobei das Mobilgerät eine Schaltsteuerung (34) aufweist, ausgebildet zum Ändern des Kommunikationsmodus, wobei die Sende- und Empfangsteile des Mobilgeräts synchron zu den Sende- und Empfangsteilen der Basisstation gehalten werden.
Mobilgerät nach Anspruch 17, wobei die Schaltsteuerung zum Empfangen eines Steuersignals, das einen geeigneten Kommunikationsmodus bestimmt, von der Basisstation und Ändern des Kommunikationsmodus basierend auf dem Steuersignal ausgebildet ist.
Mobilgerät nach Anspruch 17, wobei die Schaltsteuerung eine Zeitplantabelle aufweist, die einen geeigneten Kommunikationsmodus auf Zeitbasis anzeigt und den Kommunikationsmodus entsprechend der Zeitplantabelle ändert.