DE69007810T2

DE69007810T2 - Teilnehmerstelle eines Teilnehmerfunksystems.

Info

Publication number: DE69007810T2
Application number: DE69007810T
Authority: DE
Inventors: Hironobu Igarashi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-01-24
Filing date: 1990-01-24
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2010-01-25
Also published as: EP0380074B1; EP0380074A2; JPH02195737A; DE69007810D1; EP0380074A3; US5140697A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Teilnehmerstelle in einem Teilnehmerfunksystem, in welchem mehrere Teilnehmerstellen mit einer Basisstation über eine Zeitunterteilungs-Multiplex-Funkwelle kommunizieren, die eine bestimmte Frequenz aufweist.
Ein derartiges System wird beispielsweise in einem Funkkommunikationssystem für bestimmte Teilnehmer eingesetzt, die einen Teil einer öffentlichen Telefonleitung verwenden.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Bei dem voranstehend geschilderten System muß jede Teilnehmerstelle mit der Basisstation innerhalb eines Zeitschlitzes kommunizieren, welcher jeder Teilnehmerstation zugeordnet ist. Daher muß in der Teilnehmerstelle ein Signal erzeugt werden, welches eine Frequenz zur Festlegung des Zeitschlitzes aufweist.
Wenn samtliche Teilnehmerstellen Frequenzgeneratoren aufweisen, die eine ebenso hohe Stabilität haben wie die Basisstation, um so eine stabile Funkkommunikation innerhalb des zugeordneten Zeitschlitzes durchzuführen, so würden sich sehr hohe Kosten für die Teilnehmerstelle ergeben, so daß die Kosten des Teilnehmers als auch die Kosten des Gesamtsystems ansteigen würden.
Es wird ein System verwendet, bei welchem ein kostengünstiger Frequenzgenerator in der Teilnehmerstelle eingesetzt wird, und die Frequenz des Generators in Abhängigkeit von der Sendefrequenz der Basisstation (also der heruntergeschickten Frequenz) gesteuert wird.
Bei dem konventionellen Teilnehmerfunksystem weist jede Teilnehmerstelle eine geschlossene Schleife auf, beispielsweise eine PLL-Schleife, welche synchron die Frequenz des Generators in Abhängigkeit von der Sendefrequenz der Basisstation regelt. Da die empfangene Frequenz in der Teilnehmerstelle sich entsprechend dem Zustand eines Funkübertragungsweges zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstelle ändert, variiert die Frequenz des Generators in Abhängigkeit von der Variation der empfangenen Frequenz. Ist die Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstelle groß, so ist der Einfluß auf den Zustand des Funkübertragungsweges so groß, daß die geschlossene Schleife in Teilnehmerstellen, die weit von der Basisstation entfernt sind, instabil werden kann. Wird die geschlossene Schleife instabil, so variiert die Frequenz des Generators erheblich. Eine Sendefunkwelle von der Teilnehmerstelle tritt daher in Zeitschlitze anderer Teilnehmerstellen ein, so daß sie Sendefunkwellen von den anderen Teilnehmerstellen stört, da der von einer Teilnehmerstelle eingenommene Zeitschlitz auf der Grundlage des Generators festgelegt wird. Eine extreme Schwingung in einer Teilnehmerstelle führt daher zu Störungen nicht nur in der Teilnehmerstelle selbst, sondern auch in dem Gesamtsystem.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Teilnehmerstelle in einem Teilnehmerfunksystem, welche auf sichere Weise übermäßige Schwingungen vermeiden kann, welche die normale Funkkommunikation anderer Teilnehmerstellen stören.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Teilnehmerstelle eines Teilnehmerfunksystems zur Verfügung gestellt, welches eine Basisstation und mehrere Teilnehmerstellen aufweist, und sich dadurch auszeichnet, daß die Teilnehmerstelle eine Einrichtung zur Ermittlung einer Differenz zwischen einer Sendefrequenz der Basisstation und einer Bezugsfrequenz aufweist, eine Einrichtung zur Ausgabe eines Befehls zur Auswahl einer eingestellten Frequenz entsprechend der Differenz, eine Einrichtung zur Auswahl einer Frequenz unter mehreren eingestellten Frequenzen entsprechend dem Befehl, und zum Schwingen bei der ausgewählten Frequenz, sowie einer Einrichtung zur Funkkommunikation mit der Basisstation innerhalb eines zugeordneten Zeitschlitzes, der auf der Grundlage der Schwingungsfrequenz festgelegt wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Teilnehmerfunksystems;
Fig. 2A und 2B sind Diagramme, welche Zeitschlitze im Stand der Technik darstellen;
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild des grundlegenden Aufbaus der Teilnehmerstelle in dem Teilnehmerfunksystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein Schaltbild eines A/D-Wandlers 22 und des detaillierten Aufbaus einer Frequenzabweichungs-Berechnungsvorrichtung 12 von Fig. 4;
Fig. 6 ist ein Schaltbild des detaillierten Aufbaus einer Frequenzschalt-Steuervorrichtung 24 und der in Fig. 4 gezeigten Funkausrüstung 26; und
Fig. 7 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Vor einer Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Erläuterung einer konventionellen Teilnehmerstelle, die eine geschlossene Schleife aufweist, in einem Teilnehmerfunksystem.
Fig. 1 zeigt einen Aufbau eines Teilnehmerfunksystems. Eine geschlossene Schleife, beispielsweise eine PLL-Schleife, ist in jeder Teilnehmerstelle 60-1, 60-2, ..., 60-n vorgesehen, um die Frequenz eines Frequenzgenerators in jeder Teilnehmerstelle 60-1, 60-2, ..., 60-n zu steuern, abhängig von einer Sendefrequenz einer Basisstation (heruntergeschickte Frequenz f1).
Die Fig. 2A und 2B stellen Zeitschlitze TS(1), TS(2), ..., TS(n) dar, die den Teilnehmerstellen 60-1, 60-2, ..., 60-n jeweils auf einer Zeitachse t zugeordnet sind. Wird die geschlossene Schleife in der Teilnehmrstelle 60-n instabil, so verschiebt sich der Zeitschlitz TS(n) statistisch gegenüber der zugeordneten Position auf der Zeitachse t, so daß er in andere Zeitschlitze TS(1) bis TS(n-1) hineingelangt. Daher wird die normale Funkkommunikation zwischen den anderen Teilnehmerstellen und der Basisstation gestört. Hält diese übermäßige Schwingung über ein langes Zeitintervall an, bis das Einführen der Schleife beendet ist, so werden zahlreiche andere normale Kommunikationen gestört.
Fig. 3 stellt den grundsätzlichen Aufbau der Teilnehmerstelle in dem Teilnehmerfunksystem gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Eine Einrichtung 12 ermittelt die Differenz zwischen der Sendefrequenz der Basisstation 10 und der Bezugsfrequenz. Eine Einrichtung 14 gibt einen Befehl an eine Einrichtung 16 aus, eine Frequenz zwischen mehreren vorbestimmten Frequenzen auszuwählen, entsprechend der Differenz zwischen der Sendefrequenz der Basisstation 10 und der Bezugsfrequenz. Die Einrichtung 16 wählt eine Frequenz zwischen mehreren vorbestimmten Frequenzen entsprechend dem Befehl der Einrichtung 14 aus, und die Erzeugung dieser Frequenz wird in der Einrichtung 16 durchgeführt. Eine Einrichtung 18 ermittelt den Zeittakt zum Senden zur Basisstation 10 entsprechend dem zugeordneten Zeitschlitz, auf der Grundlage der Schwingungsfrequenz, und kommuniziert mit der Basisstation 10.
Der Sendezeittakt entsprechend dem zugeordneten Zeitschlitz wird durch die Schwingungsfrequenz der Einrichtung 16 bestimmt, die unter den mehreren vorbestimmten Frequenzen entsprechend dem Befehl der Einrichtung 14 ausgewählt wird.
Der Zeittakt wird in Abhängigkeit von der Sendefrequenz der Basisstation 10 gesteuert, da die Auswahl in Abhängigkeit von der Sendefrequenz durchgeführt wird. Allerdings ist der Auswahlbereich auf den Bereich innerhalb der vorbestimmten Frequenzen begrenzt.
Daher kann der Bewegungsbereich des Zeitschlitzes, welcher der Teilnehmerstelle zugeordnet ist, so begrenzt werden, daß er nicht mit Zeitschlitzen anderer Stellen überlappt. Das Eindringen in anderen Stellen zugeordnete Zeitschlitze durch den einer Stelle zugeordneten Zeitschlitz wird daher auf sichere Weise vermieden.
Fig. 4 zeigt den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform einer Teilnehmerstelle (60-k) gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Teilnehmerstelle weist eine Empfangsantenne 20 auf, eine Frequenzabweichungs-Berechnungsvorrichtung 120, einen A/D-Wandler 22, eine Frequenzumschalt-Steuervorrichtung 24, ein Funkgerät 26, und eine Sendeantenne 28.
Fig. 5 zeigt den A/D-Wandler 22 und im einzelnen den Aufbau der Frequenzabweichungs-Berechnungsvorrichtung 120 in Fig. 4. Fig. 6 zeigt im einzelnen den Aufbau der Frequenzumschalt-Steuervorrichtung 24 und des Funkgerätes 26.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis Fig. 6 der Betriebsablauf der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die von einer Basisstation gesendete Funkwelle wird in einer in Fig. 4 gezeigten Empfangsantenne 20 empfangen. Die empfangene Frequenz Fin der Empfangsantenne 20 wird einer Frequenzabweichungs-Berechnungsvorrichtung 120 zugeführt, in welcher die empfangene Frequenz Fin in einen Komparator 12a eingegeben wird, der in Fig. 5 gezeigt ist.
Weiterhin wird in den Komparator 12a auch eine Bezugsfrequenz Fre von einem Bezugsoszillator 12b eingegeben. Der Komparator 12a gibt ein Signal aus, welches eine Spannung aufweist, die proportional einer Differenz (Fin - Fre) zwischen der empfangenen Frequenz Fin und der Bezugsfrequenz Fre ist.
Das Ausgangssignal des Komparators 12a wird dem A/D-Wandler 22 zugeführt (Fig. 4 und Fig. 5). Der A/D-Wandler 22 gibt 2-Bit-Daten von "0,0", "0,1", "1,0", oder "1,1" aus, entsprechend der Spannung des Eingangssignals, wie in Fig. 5 gezeigt.
Die 2-Bit-Daten werden einer in Fig. 4 gezeigten Frequenzumschalt-Steuervorrichtung 24 zugeführt. In der Frequenzumschaltsteuervorrichtung 24 werden die 2-Bit-Daten in ein Flip-Flop 24a (Fig. 6) eingegeben. Ein Zeitablaufsignal eines Taktgebers 24b wird ebenfalls in das Flipflop 24a als ein Taktsignal eingegeben. Die 2-Bit-Daten von dem A/D-Wandler 22 werden dann jedesmal einem Selektor 140 zugeführt, wenn das Zeitablaufsignal in das Flipflop 24a eingegeben wird.
Der Selektor 140 wählt ein Umschaltsteuersignal F1 aus, wenn die 2-Bit-Daten "0,0" sind, oder F2, wenn sie "0,1" sind, bzw. F3, wenn sie "1,0" sind, oder F4, wenn sie "1,1" sind. Das Umschaltsteuersignal F1, F2, F3 oder F4 wird dem in Fig. 4 gezeigten Funkgerät 26 zugeführt.
Das Funkgerät 26 weist einen Generator 160 auf, der ein Schwingungssignal ausgibt, dessen Frequenz f&sub0;, f&sub1;, f&sub2; oder f&sub3; beträgt, welche durch den Zustand des Umschaltsteuersignals F&sub1;, F&sub2;, F&sub3; und F&sub4; festgelegt wird, wie in Fig. 6 gezeigt. Die aktuellen Werte der Frequenzen f&sub0;, f&sub1;, f&sub2; und f&sub3; werden an einem DIP-Schalter 26a eingestellt.
Das Schwingungssignal von dem Selektor 160 wird einer Sendeempfangsschaltung 180 zugeführt, die in dem Funkgerät 26 vorgesehen ist. In der Sendeempfangsschaltung 180 wird ein Sendesignal erzeugt, welches eine Frequenz fout aufweist, welche auf der Grundlage der Frequenz f&sub0;, f&sub1;, f&sub2; oder f&sub3; festgelegt wird.
Das Sendesignal wird durch die Sendeantenne 28 von Fig. 4 innerhalb eines Zeitschlitzes gesendet, der auf der Grundlage der Schwingungsf requenz des Generators 160 festgelegt wird.
Fig. 7 zeigt Zeitschlitze, die in der voranstehend geschilderten Teilnehmerstelle festgelegt wurden. Die Schwingungsfrequenzen f&sub0;, f&sub1;, f&sub2; und f&sub3; sind so eingestellt, daß ein Zeitschlitz TS(K) entsprechend der Frequenz f&sub0;, f&sub1;, f&sub2; oder f&sub3; in ein zulässiges Intervall T fällt, welches nicht benachbarte Zeitschlitze TS(K-1) oder TS(K+1) überlappt, die anderen Teilnehmerstellen zugeordnet sind, wie in Fig. 7 gezeigt.
Selbst wenn die Empfangsfrequenz bin der Sendefunkwelle der Basisstation gestört ist, infolge schneller oder extrem großer Schwankungen der Frequenz der Sendefrequenz von der Basisstation (heruntergeschickte Frequenz f&sub1;), oder infolge einer momentanen Unterbrechung der Sendefunkwelle, wird zu diesem Zweck die Frequenz f&sub0;, f&sub1;, f&sub2; oder f&sub3; der Sendeempfangsschaltung 18 von dem Generator 160 zugeführt, trotz der gestörten Empfangsfrequenz fin, so daß der Bewegungsbereich des Zeitschlitzes TS(K) der Teilnehmerstelle auf dem Bereich innerhalb des zulässigen Intervalls T begrenzt ist.
Selbst wenn sich der benachbarte Zeitschlitz TS(k-1) oder TS(k+1), der einer anderen Teilnehmerstelle zugeordnet ist, innerhalb seines zulässigen Intervalls bewegt, überlappt der Zeitschlitz TS(k) nicht den Zeitschlitz TS(k-1) oder TS(K+1), der anderen Teilnehmerstellen zugeordnet ist.
Wie voranstehend erläutert, wird bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Schwingungsfrequenz jeder Teilnehmerstelle unter mehreren vorbestimmten Frequenzen entsprechend der Schwankung der herabgeschickten Frequenz innerhalb eines Bereiches ausgewählt, in welchem der Zeitschlitz der Teilnehmerstelle nicht einen anderen Zeitschlitz einer anderen Teilnehmerstelle überlappt, so daß Kommunikationsstörungen bezüglich anderer Stellen durch die Funkwelle der Stelle vermieden werden können, trotz irgendwelcher Schwankungen der herabgeschickten Frequenz.
Daher wird eine Kommunikationsunterbrechung, die durch eine abnorme Schwankung der heruntergeschickten Frequenz hervorgerufen wird, auf die Teilnehmerstelle selbst begrenzt, und Ausdehnungen auf andere Teilnehmerstellen werden auf sichere Weise verhindert.
Daher läßt sich ein System konstruieren, welches eine hohe Sicherheit gegen die Schwankungen der Frequenz der Sendefunkwelle aufweist.
Weiterhin wird die Schwingungsfrequenz der Teilnehmerstelle durch eine offene Schleife entsprechend der Sendefrequenz der Basisstation gesteuert, so daß die Schaltung der Teilnehmerstelle einfacher aufgebaut sein kann, als wenn sie eine geschlossene Schleife aufwiese. Dies ermöglicht eine weitere Verringerung der Kosten für den Aufbau des Systems.
Da das Flipflop 24a und der Taktgeber 24b in einer vorherigen Stufe des Selektors 140 vorgesehen sind, wird die Schwankung der empfangenen Frequenz gelockert, so daß eine schnelle Umschaltung der Schwingungsfrequenz vermieden wird, welche leicht zu Fehlfunktionen führen kann.
Da wie voranstehend erwähnt, gemäß der vorliegenden Erfindung vorher mehrere Frequenzen festgelegt werden, so daß ein Zeitschlitz nicht anderen Stellen zugeordnete Zeitschlitze überlappt, und eine der Frequenzen entsprechend der Schwankung der heruntergeschickten Frequenz ausgewählt wird, kann immer eine Kommunikationsstörung anderer Stellen durch eine Station vermieden werden, trotz der Schwankung der heruntergeschickten Frequenz. Daher kann auf sichere Weise eine Ausdehnung einer Kommunikationsunterbrechung in einer Teilnehmerstelle, die durch abnorme Schwankungen der heruntergeschickten Frequenz hervorgerufen wird, auf andere Teilnehmerstellen verhindert werden, so daß sich auf kostengünstige Weise ein System aufbauen läßt, welches eine sehr hohe Verläßlichkeit gegen den Einfluß von Schwankungen der Frequenz der Sendefunkwelle aufweist.
Bezugszeichen in den Patentansprüchen dienen zum besseren Verständnis und sollen nicht den Schutzumfang einschränken.

Claims

1. Teilnehmerstelle eines Teilnehmerfunksystems, welches eine Basisstation und mehrere Teilnehmerstellen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmerstelle umfaßt

eine Einrichtung (12) zur Ermittlung einer Differenz zwischen einer Sendefrequenz der Basisstation (10) und einer Bezugsfrequenz,

eine Einrichtung (14) zur Ausgabe eines Befehls, um eine eingestellte Frequenz entsprechend der Differenz auszuwählen,

eine Einrichtung (16) zum Auswählen der einen Frequenz unter mehreren eingestellten Frequenzen entsprechend dem Befehl, und zum Schwingen bei der ausgewählten Frequenz, und

eine Einrichtung (18) zur Funkkommunikation mit der Basisstation (10) innerhalb eines zugeordneten Zeitschlitzes, der auf der Grundlage der Schwingungsfrequenz festgelegt wird.

2. Teilnehmerstelle nach Anspruch 1, bei welcher die Einrichtung (14) zur Ausgabe eines Befehls umfaßt:

einen Taktgeber (24b) zum periodischen Ausgeben eines Zeitablaufsignals,

eine Halteeinrichtung (24a) zum Halten der Differenz, wenn das Zeitablaufsignal eingegeben wird, und

einen Selektor (140) zur Auswahl des Befehls unter mehreren Befehlen entsprechend der gehaltenen Differenz.

3. Teilnehmerstelle nach Anspruch 2, bei welcher die Einrichtung (12) zur Ermittlung der Differenz umfaßt:

einen Bezugsoszillator (12b), welcher eine Bezugsfrequenz ausgibt,

einen Komparator (12a), welcher ein Signal ausgibt, das eine Spannung aufweist, die proportional einer Differenz zwischen der Sendefrequenz und der Bezugsfrequenz ist, und

einen A/D-Wandler (22), welcher ein digitales Signal ausgibt, das aus mehreren Bits besteht, welche die Größe der Spannung angeben.

4. Teilnehmerstelle nach Anspruch 3, bei welcher die Einrichtung (16) zur Auswahl einer Frequenz und zum Schwingen umfaßt:

einen DIP-Schalter (26a) zur Einstellung mehrerer Frequenzwerte, und

einen Generator (160), der einen Frequenzwert unter den mehreren Frequenzwerten entsprechend dem Befehl auswählt, und bei dem ausgewählten Frequenzwert schwingt.

5. Teilnehmerstelle nach Anspruch 4, bei welcher die Einrichtung (18) zur Funkkommunikation eine Sendeempfangsschaltung (180) ist, welche eine Funkkommunikation mit der Basisstation (10) innerhalb des zugeordneten Zeitschlitzes durchführt, der auf der Grundlage der Schwingungsfrequenz des Generators (160) festgelegt wird.