DE69215624T2 - Basisstation für ein Übertragungssystem mit Mehrfachzugriff in Zeitmultiplex - Google Patents

Description

• Station einer Kommunikationseinrichtung mit multiplem Zugriff durch Verteilung in der Zeit.
• Die Erfindung betrifft Radiokommunikationseinrichtungen mit wenigstens einer Basisstation mit mehreren Sendern, von denen wenigstens bestimmte jeweils mit einem Block einer Rasterverwaltung verbunden sind, welche auf Daten angewendet werden, die aus verschiedenen Quellen mit Übertragungskanälen hervorkommen, welche auf zeitlich homologe Öffnungen von aufeinanderfolgenden Rastern einwirken, um eine vielfältige Verteilung in der Zeit oder AMRT zu verwirklichen, wobei die Sendefrequenzen für einen gegebenen Zeitpunkt für die verschiedenen Quellen unterschiedlich sind.
• In einer solchen Einrichtung weist eine Basisstation N- Sender auf, von denen jeder von einem Multiplex der Ordnung P beaufschlagt wird, wobei die Verbindungskapazität N x P Kommunikationen ist. Ein im Service befindlicher Sender wird permanent von jedem Multiplex beaufschlagt.
• Die Erfindung findet eine besonders wichtige Anwendung in Verbindungseinrichtungen mit Fahrzeugen, bei denen die Empfangsbedingungen stark in Abhängigkeit von dem Standort der Fahrzeuge variieren, sei es aufgrund ihrer variablen Entfernung, sei es aufgrund ihrer variablen Position im Verhältnis zu Hindernissen, welche Interferenzen und Schwächungsphänomene verursachen.
• Die bis heute verwendete Lösung zur Verbesserung des Empfangs von Fahrzeugen besteht darin, die Sendeleistung der Sender der Basis zu steigern oder die Anzahl der Sender zu steigern, die an der Kommunikation oder den Kommunikationen jeweils beteiligt sind. Die zweite Lösung erlaubt es insbesondere, eine räumliche Diversität der Sendung zu schaffen und die Schwächungsphänomene auf den verschiedenen Bahnen zu bekämpfen, indem jedem Sender eine gegenüber den anderen Sendeantennen der Nachrichten, die aus derselben Quelle stammen, räumlich dekorrelierte Antenne gegeben wird.
• Man kennt darüber hinaus (US-A-4,301,533) eine Radiokommunikationsstation mit verschiedenen Sendern, wobei zur Kompensation einer Schwächung auf bestimmten Bündeln permanent eine zusätzliche Leistung auf diesen Bündeln durch Regruppierung mehrerer Sender geliefert wird.
• Das Dokument EP-A-0 333 679 offenbart die Verwendung von ungebrauchten Kanälen, um die Kommunikation zwischen Basisstationen und beweglichen Stationen einer Radiokommunikationseinrichtung zu verbessern.
• Die Erfindung sieht insbesondere vor, eine Einrichtung zu liefern, die es erlaubt, die mittlere Sendeleistung ausgehend von wenigstens einer Quelle zu erhöhen, ohne daß es notwendig ist, der zentralen Station Sender hinzuzufügen oder die Leistung zu erhöhen.
• Die Erfindung gebraucht dazu die Tatsache, daß statistisch oder durch Konstruktion ein Sender (oder mehrere) unter den Sendern einer Basisstation während wenigstens eines bedeutenden Teils der Zeit verfügbar ist. Diese Verfügbarkeit resultiert aus verschiedenen Gründen:
• - die Anzahl der zu übertragenden Kommunikationen ist häufig geringer als die Anzahl der verfügbaren Kanäle (Gesetz von Erlang);
• - viele Tonkommunikationseinrichtungen verwenden eine diskontinuierliche Sendung, d.h. eine Sendung, die in Abwesenheit einer vokalen Aktivität aufhört;
• - die Basisstationen weisen häufig einen (oder mehrere redundante(n) Sender auf, der (die) bestimmt ist (sind), das Risiko einer Panne eines Senders zu verringern und der (die) in einer klassischen Einrichtung so lange Zeit ungebraucht ist (sind), wie die anderen Sender korrekt arbeiten.
• Die Erfindung schlägt folglich eine Station mit Mitteln vor, welche auf ungebrauchte zeitliche Öffnungen mit einer Vergrößerung (im allgemeinen einer Verdoppelung) der gesendeten Leistung einwirken, um die aus einer aktiven Quelle hervorkommenden Daten zu übertragen. Diese Quelle kann zufällig unter den aktiven Quellen ausgewählt werden. Sie kann gleichermaßen ausgewählt werden, um mit einer beweglichen Station zu korrespondieren, die am weitesten entfernt ist. Sie kann außerdem durch einen in der Basisstation gespeicherten Algorithmus bestimmt werden.
• Mit anderen Worten weist die Basisstation Mittel auf, welche auf wenigstens bestimmte zeitliche Öffnungen des Rasters mit vielfältigem Zugang einwirken, welches durch einen bestimmten Sender gesendet wird, welche nicht notwendig für die Kommunikation von einer bestimmten Quelle sind, bei der Sendung von einer anderen Quelle, welche einen anderen Sender speist mit derselben Trägerfrequenz, wie derjenige Sender, auf den die andere Quelle einwirkt.
• Man sieht, daß man nur die Aspekte der Übertragung mit vielfältigem Zugriff der Verteilung in der Zeit verändert, genannt AMRT oder TDMA. Jede Kommunikation, ausgehend von einer Quelle, bleibt insgesamt definiert durch:
• - die Position in der Zeit der zeitlichen Öffnungen oder Scheiben, auf die die Kommunikation einwirkt;
• - die Trägerfrequenz der Informationen, wobei diese Frequenz von einer zeitlichen Öffnung gegenüber den zeitlichen Öffnungen der nachfolgenden Raster verschieden sein kann, für dieselbe Kommunikation, wie dies der Fall ist bei Einrichtungen mit einem Frequenzsprung, welche vorgesehen sind, um allen Verbrauchern vergleichbare Kommunikationsqualitäten zu geben.
• Die Umsetzung der Erfindung erfordert lediglich, daß die Sender synchronisiert werden, damit die Öffnungen der verschiedenen Kanäle in zeitlicher Koinzidenz sind, und daß die Sender mit einer Frequenzbeweglichkeit versehen werden und mit Antennen im Breitbandmodus gekoppelt werden, welcher eine große Anzahl von Vorteilen in Einrichtungen mit Frequenzsprung bietet.
• Der Gewinn, den man durch Einsatz der Erfindung erreichen kann, wird sofort bei Prüfung der repräsentativen Beispiele offensichtlich, wobei die folgenden realistischen Hypothesen angenommen werden:
• - das Betriebsverhältnis eines Kanals in den Ladungsstunden ist ungefähr 70 %, also 0,7 Erlang,
• - das vokale Aktivitätsverhältnis ist ungefähr 50 %.
• Folglich ist das Aktivitätsverhältnis eines Kanals, wenn er von einer Quelle und von einer einzigen beaufschlagt wird, ungefähr nur 1/3.
• Im Falle einer Basisstation mit vier Sendern, die jeweils mit Blöcken einer Rasterverwaltung verbunden sind, welche ein Multiplex mit vier Bahnen organisiert und bestimmt ist für vokale Kommunikationen mit diskontinuierlicher Sendung, ist die Wahrscheinlichkeit dafür, daß vier zeit liche Öffnungen gleichzeitig aktiv sind (was die Sendung durch Verbindung wenigstens zweier Sender mit einer einzigen Quelle verbieten würde) ungefähr nur 1/81. Im größten Bereich der Fälle wird es deshalb möglich sein, zwei Sender mit derselben Quelle zu verbinden, was es also erlaubt, umso mehr den Empfang zu verbessern, als die Daten im allgemeinen mit Fehlerkorrekturcodes übertragen werden, die es erlauben, die Wiederherstellung im Falle eines lokalisierten Fehlers zu verbessern.
• Für eine Basisstation mit sieben Rastern AMRT und acht Sendern, von denen einer redundant ist, wird der Prozentsatz der aktiven Öffnungen, welche mit einer Verdoppelung der Sender übertragen werden, gleich 95 %: quasi die Gesamtheit der Sendungen kann mit einer wenigstens verdoppelten Leistung bewirkt werden im Verhältnis zu derjenigen, die bei traditionellen Basisstationen angetroffen wird.
• In der Tat erlaubt die Verbindung von N-Sendern mit derselben Quelle:
• - entweder in einer klassischen Architektur (so wie diese in Figur 1 dargestellt ist), wo alle Sender 12 mit derselben Sendeantenne TX mit einer Breitbandkupplung 14 und einem Filter 16 gekoppelt sind, die Leistung des gelieferten Signals um einen Faktor 10 LOG N (ausgedrückt in dB) zu steigern, wobei die N-Signale in Phase am Zugang der Antenne summiert werden;
• - oder im Falle einer Architektur, wo man die Sender in N-Gruppen trennt, wobei jede der Gruppen auf ihrer eigenen Antennen gekoppelt ist (räumlich dekorreliert gegenüber den anderen Antennen), um eine räumliche Diversität in der Sendung einer Größenordnung von N zu erreichen.
• Die beste Effektivität des Verfahrens wird mit N = 2 erhalten.
• In dem ersten Fall mit N = 2 ist die Verstärkung 3 dB, also eine Verdoppelung der gesendeten Leistung.
• Im zweiten Fall mit N = 2 ist die Verstärkung diejenige der Diversität, wenigstens 5 dB. Dies ist gebührend zum Teil zur Steigerung der gesendeten Leistung, zum Teil zur Dekorrelation zwischen Antennen.
• Nach einem anderen Aspekt der Erfindung weist die Basisstation mehrere Sender und einen Block oder mehrere Blöcke einer Rasterverwaltung auf, welche auf Daten angewendet werden, die aus verschiedenen Quellen mit Übertragungskanälen hervorkommen, welche auf zeitlich homologe Öffnungen von aufeinanderfolgenden Rastern einwirken, um eine Vervielfältigung der Verteilung in der Zeit zu verwirklichen, wobei die Sendefrequenzen für einen gegebenen Zeitpunkt für verschiedene Quellen unterschiedlich sind, wobei die Station dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Mittel aufweist, um wenigstens bestimmte der zeitlichen Öffnungen, welche von einem bestimmten Sender gesendet werden und nicht notwendig sind für die Kommunikation von einer bestimmten Quelle, die beaufschlagt würde, wenn sie aktiv wäre, mit einer Emission zu beaufschlagen, ausgehend von einer Quelle, die gleichermaßen einen anderen Sender speist, mit derselben Trägerfrequenz wie diejenige des besagten anderen Senders.
• Die Erfindung sieht außerdem vor, eine Architektur zur Kupplung der Sender in einer Basisstation des vorgenannten Typs zu liefern, welche es erlaubt, bedeutsam die an der Antenne zur Verfügung stehenden maximalen Sendeleistungen bei einer gegebenen Senderleistung zu steigern. Diese Architektur ist vorteilhafterweise verwendbar in Verbindung mit Anordnungen, die beschrieben werden, weil sie sich anhäufen, obgleich sie gleichermaßen interessant ist, wenn man sie unabhängig gebraucht.
• Um die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile zu verdeutlichen, erscheint es nützlich, zuerst an die traditionellen Architekturen zur Kupplung von Antennen in Basisstationen von Radiokommunikationseinrichtungen zu erinnern. Ein Architekturtyp ist schematisch in Figur 1 dargestellt, in welchem Fall eine klassische Station vorgesehen ist, um gleichzeitig N = 4 Kommunikationen zu übertragen (was es erlaubt, N x P gleichzeitige Verbindungen im Falle eines Multiplex der Ordnung P sicherzustellen).
• Sie besteht im Hinblick auf die Kupplungen der Sender mit der Sendeantenne TX aus Breitbandkupplungen des Hybridtyps 14. Dieser Kupplungstyp weist eine große Anzahl von Vorteilen auf den selektiven Kupplungen auf, insbesondere die Kupplungen mit Hohlraum.
• In der Tat erlauben die Kupplungen des Hybridtyps eine Frequenztrennung zwischen den Kanälen, die so gering wie gewünscht ist, indem die notwendige Isolierung zwischen den verschiedenen Sendern (was eine Phasensummation der identischen Signale mit gleicher Frequenz erlaubt) bewahrt wird, wie voranstehend erwähnt.
• Weil diese Kupplungen Breitbandkupplungen sind, kann jeder Sender 12 auf einer Vielzahl von irgendwelchen Frequenzen funktionieren und die Frequenz in einem gewünschten Rhythmus wechseln, was den wesentlichen Vorteil im Falle einer Einrichtung mit Sprungfrequenz bietet, im Vergleich zu einer Einrichtung, die Hohlräume verwendet, wo ein Sender gezwungen ist, nur die Frequenz seines Hohlraumes zu verwenden, so daß es unmöglich ist, im Falle der gegenwärtigen Technik, einen kompatiblen Rhythmus zu modifizieren, einerseits mit den Zwängen der Isolation zwischen verschiedenen Sendern, andererseits mit der Sprungfrequenz: eine Einrichtung, die auf zehn Frequenzen "springen" muß und die nur eine Bahn AMRT aufweist, benötigt zehn Sender und zehn Hohlräume im Hohlraumkupplungsmodus, aber einen einzigen Sender im Hybridmodus. In der Tat benötigt sie einen Sender mit Hohlraumfrequenzmodus und einen Sender für die Bahn AMRT im Hybridmodus.
• Demgegenüber weisen diese Kupplungen erhöhte Einsetzverluste auf, die sich durch eine Schwächung von ungefähr 3 dB pro Stufe übertragen bzw. 6 dB im Falle der Figur 1, ohne der Schwächung (in der Größenordnung von 1db) Rechnung zu tragen, die durch den Ausgangsbandfilter 16 eintritt, dessen Ziel es ist, das Empf angsband der Station der Intermodulationssignale und den Lärm zu schützen, den die Sender 12 in diesem Band schaffen können.
• In einer klassischen Station, aber mit räumlicher Diversität in einem einzigen Empfang (um die Empfangsqualität der Kommunikationen ausgehend von Fahrzeugen zu verbessern, mit einer Sendeleistung für die gegebenen Fahrzeuge), ist es erforderlich, der Architektur nach Figur 1, welche eine einzige Empfangsantenne RX aufweist, die die Empfänger durch Zwischenschaltung eines Breitbandverstärkers 10 speist, eine zweite Antenne RXd hinzuzufügen, welche räumlich von der Antenne RX entkuppelt ist und auf einen Verstärker einwirkt, der mit den Empfängern der Diversität verbunden ist (die verschieden von denjenigen sind, die mit der Antenne RX verbunden sind). Diese Anordnung ist in Figur 2 dargestellt, in welcher dieselben Bezugszeichen wie in Figur 1 verwandt sind, sofern gleiche Teile betroffen sind.
• Daraus folgt, daß drei Antennen notwendig sind.
• Um in eine klassische Station zugleich eine Empfangsdiversität und eine Sendediversität einer Größenordnung 2 zu implementieren, ist es notwendig, zur Figur 2 eine Antenne TXd hinzuzufügen (räumlich entkuppelt gegenüber der Antenne TX), mit welcher eine Anzahl von Sendern 12d gekoppelt sind, die identisch mit der Anzahl von Sendern 12 ist, die auf der Antenne TX gebraucht werden. Wie in Figur 3 dargestellt, sind vier Antennen notwendig und die Anzahl der Sender und verbundenen Kupplungen ist verdoppelt.
• Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Architektur weist eine Anzahl von Nachteilen auf.
• Sie benötigt eine große Anzahl von Antennen (3 bzw. 4) und steigert somit die Investitionen für die Antennen auf den Speiseleitungen und den Schutzeinrichtungen. Die Verteilung der Antennen im stark begrenzten Raum überträgt sich durch Intermodulationsphänomene und hält das Problem einer Projektplanung aufrecht.
• Die Schwächung der Kupplung ist bedeutsam (mehr als 6dB in den Figuren 1, 2 und 3).
• Die Erfindung sieht nach einem zweiten Aspekt vor, die Anzahl der für eine Sendung und/oder einen Empfang in Diversität des Raumes zu reduzieren und in bestimmten Fällen die Schwächung zu reduzieren, die der einzige Nachteil einer Hybridkupplung ist, wie vorstehend erwähnt.
• Die Erfindung verwendet dazu die Tatsache, daß die Empfangsantennen im allgemeinen identisch zu den Sendeantennen sind (sehr vergleichbare Verstärkung und Bandbreite).
• Die Erfindung schlägt folglich eine Basisstation vor, in der wenigstens bestimmte der Sender durch Zwischenschaltung eines Duplexers mit wenigstens einer Speiseantenne eines Empfängers gekoppelt sind.
• Der Duplexer spielt die Rolle eines Bandfilters bei der Sendung und beim Empfang. Er erlaubt es, einen Vorselektor zu unterdrücken, der klassischerweise verwendet wird in Multiempfangskupplungen, und er beaufschlagt somit nicht den Lärmfaktor der Empfangsbahn. Er erlaubt es, den Filter des Sendebandes zu unterdrücken und beeinträchtigt somit nicht die Sendeleistung, während die Schwächung, die er begleitet, vergleichbar ist derjenigen des Filters, welchen man unterdrückt.
• Insbesondere kann eine Basisstation mit vier Sendern, die den Empfang in Diversität erlaubt, verwirklicht werden mit nur zwei Antennen anstelle von drei Antennen im Falle einer klassischen Basisstation mit Empfang in räumlicher Diversität, indem zwei der Sender auf eine der Antennen einwirken und die beiden anderen Sender auf die andere Antenne, wobei jede der Antennen die Empfänger entsprechend aller Empfangsbahnen beaufschlagen, um einen Empfang in Diversität sicherzustellen. Diese Anordnung erlaubt es, eine der Kupplungen zu unterdrücken, was, weil sie von einer gewöhnlichen Hybridstufe gebildet ist, eine Schwächung der Größenordnung von 3 dB schafft.
• Man sieht, daß diese Anordnung zusätzlich zum Interesse im Hinblick auf die Anzahl der Antennen den Vorteil einer bedeutsamen Vergrößerung auf den Sendeleistungen bietet.
• Die vorstehend beschriebene Anordnung im Falle von vier Sendern kann extrapoliert werden auf eine erhöhte Anzahl von Sendern. Diese Anordnung weist ein besonderes Interesse im Falle einer Anzahl von Sendern gleich einer Leistung von 2 auf. Jedoch ist sie gleichermaßen verwendbar mit einer verschiedenen Anzahl von Sendern. Insbesondere ist diese Anordnung verwendbar mit r+s Sendern, die in zwei Gruppen verteilt sind, wobei r verschieden von s ist.
• Weil man zugleich eine räumliche Diversität bei der Sendung und beim Empfang und eine Reduktion der Anzahl der Antennen sucht, kann man eine Architektur adoptieren, die durch die Verdoppelung einer Anordnung gebildet ist, welche eine Anzahl von Sendern gleich derjenigen der gemeinsamen Kommunikationen, eine Anzahl von Kupplungen und einen Duplexer mit einer Orientierung der zur Antenne gesendeten Leistung und der von den Sendern empfangenen Leistung aufweist.
• In diesem Fall ist die erreichte Vergrößerung auf der gesendeten Leistung für die vorstehende Anordnung verloren aufgrund der Tatsache, daß die Anzahl des Senders verdoppelt worden ist, um eine Sendediversität zu erreichen. Demgegenüber wird die Sendediversität mit nur zwei Antennen anstelle von vier Antennen im Falle der Figur 3 erreicht.
• Man bemerkt jedoch, daß bei Verwendung des ersten Aspektes der Erfindung, welcher es erlaubt, eine räumliche Sendediversität ohne Verdoppelung der Anzahl der Sender zu erreichen (durch Verwendung der Inaktivitätsmomente bestimmter Sender), die erreichte Vergrößerung durch die vorstehende Anordnung bewahrt wird.
• Daraus folgt aus Materialgesichtspunkten, daß man eine Anordnung mit nur zwei Antennen anstelle von vier Antennen bei der Figur 3 verwenden kann, wenn man die beiden Aspekte der Erfindung zugleich nutzt.
• Man gewinnt somit vier Sender und zwei Antennen. Wenn man die Verstärkungen berechnet (durch Vergleich der Anordnung der Figur 3, die keinen der Aspekte der Erfindung verwendet und einer Anordnung, die beide Aspekte der Erfindung verwendet), erhält man eine Verstärkung von 3 dB (aufgrund der Tatsache der Unterdrückung einer Kupplung), indem man die Möglichkeit der Sendung in Diversität bewahrt und dabei einen guten Teil des Materials unterdrückt.
• Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in:
• - den Figuren 1 und 2, die bereits erwähnt worden sind, klassische Architekturen,
• - Figur 3, die bereits erwähnt worden ist, eine klassische Anordnung, die verwendet wird, um eine räumliche Diversität bei der Sendung und beim Empfang zu erreichen, in einer Basisstation einer Radiokommunikationseinrichtung,
• - Figur 4, ähnlich der Figur 1, eine Basisstation mit vier Sendern und Empfang in Diversität, welche nur zwei Antennen aufweist und einer besonderen Ausführungsform der Erfindung entspricht und eine Sendediversität durch Anwendung des ersten Aspektes der Erfindung ermöglicht.
• - Figur 5, ähnlich der Figur 1, eine Architektur einer Basisstation mit vier Sendern und zwei Antennen, welche die Sendung und den Empfang in räumlicher Diversität ermöglicht.
• - Figur 6 ein Schema, welches (beispielhaft anwendbar für GSM) eine mögliche Verteilung der Sendeöffnungen zeigt, die aus N = 4 Ausrüstungen einer Rasterverwaltung hervorkommen, wobei jedes Raster P = 8 Öffnungen aufweist, dazu bestimmt, um die Möglichkeit einer Steigerung der Übertragungsleistung zu erhalten und
• - Figur 7 ein Schema einer Ausbildung mit nur zwei Sendern.
• Wie bereits weiter oben erwähnt, kann eine Diversität im Raum im Empfang erreicht werden, bei gleichzeitiger Verringerung der Schwächung durch Beaufschlagung derselben Antennen mit der Sendung und dem Empfang, indem ein Duplexer auf jeder der beiden Antennen angeordnet wird. In dem in Figur 4 dargestellten Falle beaufschlagen zwei Sender 18 unter den N = 4 Sendern eine erste Antenne TX RX1 unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Isolators, einer Breitbandkupplung 22 und eines Duplexers 24. Der Duplexer 24 speist an seiner Seite einen Verstärker 10, der die Gesamtheit der N = 4 Empfänger beaufschlagt.
• Diese Architektur ergibt eine Vergrößerung von 3 dB bei den Sendungen im Verhältnis zu denjenigen, die in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigt sind.
• Für Sender mit beispielsweise 25 W ist die auf die Antenne angewendete Leistung etwa 10 W anstelle von 5 W im Falle der Figuren 1, 2 oder 3.
• Eine der vorstehenden Anordnung identische Anordnung erlaubt es, mit einer zweiten Antenne TX RX2, die räumlich von der ersten Antenne dekorreliert ist, die beiden restlichen Sender 26 und die Gesamtheit der N = 4 Empfänger in Diversität zu kuppeln, die Duplikationen derjenigen bilden, die von der Antenne TX RX1 beaufschlagt werden.
• Die Breitbandkupplungen 22 und die Duplexer 24 erlauben die Funktion in Sprungfrequenz, welche diejenige ist, die für das paneuropäische System GSM vorgesehen ist.
• Die Kupplungen können passiv oder aktiv sein. Im zweiten Fall weisen sie einen Breitbandverstärker auf, der linear im gesamten spektralen Band seiner Funktion sein kann, was eine nominale Leistung geringfügig oberhalb der zu liefernden effektiven Leistung erfordert. Weil man zuläßt, dieselbe Sendeleistung wie im Falle der Abwesenheit einer Diversität zu bewahren, erlaubt es die Erfindung, beträchtlich die nominelle Leistung zu reduzieren und somit die Kosten und den Verbrauch der Verstärker der Kupplungen.
• Die in Figur 5 dargestellte Architektur unterscheidet sich von der vorangehenden dadurch, daß zur Sicherstellung der räumlichen Diversität bei der Sendung und beim Empfang jede Antenne mit einem kompletten Satz von N-Sendem und einem kompletten Satz von N-Empfängern verbunden ist. Die Antenne RX TX ist mit allen Sendern 12 durch eine der Figur 1 ähnliche Architektur verbunden, wenn nur ein Duplexer 24 zwischen der Breitbandkupplung 14 und der Antenne angeordnet ist. Der Verstärker 10 selbst ist von der Antenne durch den Duplexer getrennt. Die Antenne mit räumlicher Diversität RXd TXd ist mit den Sendern in Diversität 12d und den Empfängern in Diversität auf dieselbe Art wie die Antenne RX TX verbunden.
• Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Architektur kann auf eine Anzahl von Sendern und Empfängern extrapoliert werden, die unterschiedlich von vier ist. Insbesondere kann die Architektur nach Figur 4 extrapoliert werden auf eine Anzahl von Sendern oberhalb von vier, wobei eine gleiche Anzahl von Sendern vorteilhafterweise auf jede Antenne einwirkt durch Zwischenschaltung von Kupplungen in Kaskadenanordnung. Die Antennen speisen jeweils eine Anzahl von Sendern, die gleich der Anzahl der Blöcke einer Rasterverwaltung 28 ist, wenn die räumliche Diversität im Empfang für alle Kommunikationen gewünscht wird.
• Wenn im Falle der Realisierung nach Figur 5 die Anzahl der Sender keine Leistung von 2 ist, sind verschiedene Anordnungen möglich, oder man läßt bestimmte Eingänge der Kupplungen ungebraucht, oder man sieht eine geringere Leistung für den Sender oder die Sender vor, deren Ausgangssignal eine geringere Anzahl von zu durchdringenden Kupplungen hat.
• Man beschreibt nun den allgemeinen Aufbau und das Verfahren des Einsatzes einer Basisstation in einer radiotelefonischen Einrichtung mit multiplem Zugang mit Verteilung in der Zeit, derart, wie im GSM-System (Global System for Mobiles) vorgesehen.
• Die Figur 6 zeigt schematisch vier synthetisierte Sender TX&sub1;, TX2, TX3 und TX4, die wie im Falle der Figur 4 verteilt sein können, wobei jeder Sender vorgesehen ist, um in Radiofrequenz Signale in Form numerischer Daten zu senden, die aus der Rasterverwaltungsausrüstung AMRT hervorkommen. In dieser Figur entspricht eine Farbe (Schraffierung) einer Frequenz, ein weißes Feld einem Zeitpunkt einer Inaktivität. Eine selbe Kommunikation verwendet immer die Öffnungen von gleichem Rang. Man sieht, daß für einen gegebenen Zeitpunkt keine der vier Öffnungen, die gleichzeitig aus den vier Verwaltungsblöcken ausgegeben werden, dieselbe Frequenz gebraucht. Im dargestellten Falle weist die Station nur drei Rasterverwaltungsausrüstungen 28&sub1;, 28&sub2;, 28&sub3; auf, derart, daß ein Sender immer in Einsatzbereitschaft verfügbar ist.
• Die Figur 6 zeigt außerdem einen möglichen Aufbau von drei aufeinanderfolgenden Rastern, die aus den Verwaltungsblöcken 28&sub1;, 28&sub2;, 28&sub3; herauskommen, die derart synchronisiert sind, daß acht zeitliche Öffnungen jedes Rasters, die durch Rechtecke dargestellt sind, in zeitlicher Koinzidenz mit den Öffnungen der Raster sind, die aus den anderen Verwaltungsblöcken hervorkommen. Die weißen Rechtecke entsprechen den zeitlichen Öffnungen, wo es nichts zu senden gibt.
• In einer klassischen Basisstation wird jeder Block einer Rasterverwaltung mit einem vorbestimmten Sender beaufschlagt, wie dies gestrichelt in Figur 6 dargestellt ist. Um zu erlauben, daß Signale, die aus einer vorbestimmten Quelle herauskommen, auf allen Sendern zugleich gesendet werden, wird die Basisstation durch Mittel 32&sub1;, 32&sub2;, usw. vervollständigt, die es in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erlauben, irgendeine Öffnung gegen irgendeinen Sender zu orientieren. Die Sender sind derart vorgesehen, daß sie eine Frequenzbeweglichkeit aufweisen und sind mit den Mitteln verbunden, um zu erlauben, die Sendefrequenz von irgendeinem der Sender zu demjenigen passieren zu lassen, der schon von einem anderen Sender beaufschlagt worden ist.
• In dem besonderen, in Figur 6 dargestellten Fall ist der Sender TX4 redundant. Alle durch 30&sub4; dargestellten Raster werden geleert. Dieser Sender Tx4 kann verwendet werden, um alle Raster AMRT zu senden, die aus einem anderen Verwaltungsblock herauskommen, z.B. 28&sub1; oder 28&sub2;, dessen "natürlicher" Sender jeweils TX1 oder TX2 ist. Diese Operation kann bewirkt werden durch einfache Konfiguration des Senders TX4, so daß er in Synchronisation und mit denselben Frequenzen wie der Sender TX1 funktioniert. Für bestimmte Demodulationsalgorithmen erlaubt eine geringe zeitliche Verschiebung vor der Dauer einer Öffnung, die Effektivität der Sendediversität zu verbessern. Insbesondere ergibt eine zeitliche Verschiebung zwischen den Diversitätssendungen der Größenordnung eines Zeitbits gute Resultate, wenn der Demodulationsalgorithmus im Empfänger vorgesehen ist, um eine Recherche des optimalen zeitlichen Vergrößerungsfensters zu machen.
• Wenn einer der Sender TX1, TX2 und TX3 außer Funktion gerät, wird der redundante Sender TX4 einfach rekonfiguriert.
• Im Falle einer Architektur des in Figur 4 dargestellten Typs steigert die Verwendung des redundanten Senders TX4 nicht nur die gesendete Leistung, sondern liefert eine räumliche Sendediversität.
• Der Unterstützer der Kanäle der Basisstation kann vorgesehen werden, um jedes Mal, wenn dies notwendig ist, um eine ausreichende Kommunikation mit einem Empfänger sicherzustellen, insbesondere aufgrund der Entfernung dieses Empfängers, eine zeitliche ffnung gegebener Ordnung zu reservieren, die die Unterstützung der Kommunikation bildet (z.B. die Öffnung 1, die im dargestellten Fall aus dem Block 28&sub1; herauskommt), und gleichzeitig auf den Rastern, die aus einem anderen Block (Block 28&sub3; im Falle der Figur 6) hervorkommen, die Unterstützung der entsprechenden Öffnung zu unterbinden. Man kann so den Sender TX3 für eine Diversitätssendung der ersten zeitlichen Öffnung jedes Rasters verwenden, das aus dem Block der Rasterverwaltung 28&sub1; hervorkommt. Es genügt, die zu sendenden Signale auf der aus dem Block 28&sub1; herauskommenden Öffnung 1 gegen die beiden Sender TX1 und TX3 umzusetzen und TX3 mit derselben Frequenz wie TX1 senden zu lassen. Im dargestellten Fall, wo jeder Sender durch die Mittel 32&sub1;, 32&sub2; ... mit allen Blöcken der Rasterverwaltung verbunden ist, ist die Ausführung des Verfahrens besonders einfach.
• Die Verbesserung der Verbindung durch Verdoppelung der Leistung und/oder durch räumliche Diversität bei der Sendung kann verallgemeinert werden, indem man berücksichtigt, daß:
• - die Anzahl der in einem gegebenen Zeitpunkt aufrecht zu erhaltenden Kommunikationen während des größten Teils der Zeit geringer ist als die maximale Kapazität,
• - weil mehrere phonetische Kommunikationen gleichzeitig stattfinden, die Ruhezeitpunkte dieser Kommunikationen dekorreliert werden und einer Sendeabwesenheit entsprechen, wenn die Sender für die diskontinuierlichen Sendungen vorgesehen sind und nur während der Perioden vokaler Aktivität etabliert sind.
• Statistisch ist es folglich möglich, die Sendungen mit einer Verdoppelung der Leistung (und/oder evtl. der räumlichen Diversität) für bestimmte Kommunikationen durch Verwendung inaktiver zeitlicher Öffnungen zu bewirken, sei es in Abwesenheit vom Verkehr, sei es durch den diskontinuierlichen Charakter der Sendung.
• Dazu gibt der Unterstützer der Kanäle 34 entweder dem Rasterblock bzw. den Rasterblöcken oder den Kommutationsmitteln 32 oder beiden gemäß den Verbindungsmodi die Anzeige, daß jene oder jene Kommunikation verstärkt werden soll (verdoppelt oder gesendet in Diversität). Diese Anzeige erlaubt den Kommutationsmitteln 32 zu jedem Zeitpunkt (Öffnung) die Signale umzusetzen, um diese zu zwei Sendern zu senden, wobei die Kommutatlonsmittel 32 die Algorithmen oder notwendigen Mittel aufweisen, um zu bestimmen:
• - ob jene oder jene Öffnung inaktiv und damit verfügbar ist;
• - ob jene oder jene inaktive Öffnung reserviert zur Verstärkung einer besonderen Kommunikation ist;
• - ob jene oder jene aktive Öffnung verstärkt werden soll.
• Der Wechsel der Trägerfrequenz erfolgt ohne irgendeine Schwierigkeit im Falle einer Basisstation, die vorgesehen ist, damit die Trägerfrequenz jedes Senders von einer zeitlichen Öffnung zur anderen für ein und dieselbe Kommunikation verschieden sein kann. Dieser Fall ist insbesondere derjenige des zellulären numerischen europäischen Systems mit 900 MHz, genannt GSM (Global System for Mobiles ou Groupe Spécial Mobiles).
• Die Beaufschlagung der Öffnungen wird vorteilhafterweise bewirkt durch einen Algorithmus, der vermeidet, daß mehr als ein zusätzlicher Kanal mit einer Sendung in Diversität beaufschlagt wird. Zahlreiche einfache Algorithmen erlauben dieses Resultat zu erreichen. Insbesondere, wenn die Mittel 32&sub1;, 32&sub2; in den Sendern verteilt sind oder wenn alle Sender alle aus den Rasterblöcken (wie dies in Figur 6 gezeigt ist) herauskommenden Signale empfangen, kann der Algorithmus folgendermaßen sein:
• - wenn ein Sender i feststellt, daß aus seinem verbundenen Eingang i eine Anzeige, daß der Eingang i verstärkt dann werden soll, wenn der Eingang i aktiv ist, ist er bevorzugt und sendet Signale, die entsprechen. Wenn der Eingang i nicht aktiv ist, dann sucht der Sender einen anderen Eingang;
• - ein Sender des Ranges i (TXi), wenn er entdeckt, daß der mit seinem Rasterblock (Eingang i) verbundene Eingang inaktiv ist (nichts zu senden), zählt die Anzahl der Eingänge mit einem Rang unterhalb von i, die auch inaktiv sind. Es sei P diese Zahl. Dann sucht der Sender i ausgehend vom Eingang 1 den (P + 1)-Eingang, der eine verstärkte Sendung erfordert. Wenn dieser existiert, sendet er die entsprechenden Signale.
• Das in Figur 7 dargestellte Beispiel erlaubt es, die Erfindung besser zu verstehen, in einem besonders einfachen Falle mit zwei Übertragungskanälen AMRT, die jeweils vorgesehen sind für ein Multiplex von acht Kommunikationen ohne Sendediversität.
• Die Bezugszeichen in Figur 7 sind dieselben wie in den vorangehenden Figuren.
• In dem besonderen Falle eines Systemes GSM erreicht jede Kommunikation den Block einer Rasterverwaltung 28&sub1; oder 28&sub2; durch eine Kette der Form 36 ausgehend von einem binären Originalsignal. Diese Kette bewirkt eine Codierung durch die Blöcke und zusätzlich zur Fehlerkorrektur eine zeitliche Verflechtung und evtl. eine Chiffrierung.
• Jeder Sender TX1 oder TX2 weist am Eingang einen Modulator mit einer Sprungfrequenz auf und ist vorgesehen, um auf zyklisch modifizierten und ausgewählten Frequenzen derart zu senden, daß gleichzeitige Öffnungen, die mit verschiedenen Kommunikationen übereinstimmen, immer mit verschiedenen Frequenzen gesendet werden, aber alle in einem selben Frequenzkatalog erscheinen. Jede Öffnung hat eine Dauer von 577 µs und jedes Multiplexraster hat eine Dauer von 4,617 ms. Wenn man unterstellt, daß die Raster, die aus den Blöcken 28&sub1; und 28&sub2; der Figur 7 herauskommen, diejenigen sind, die in AMRTI1 und AMRT3 in Figur 6 dargestellt sind, ist die erste zeitliche Öffnung der durch den Block 28&sub2; gelieferten Raster permanent durch den Kontrolleur 34 der Ressourcenunterstützung reserviert, welcher jede aus dem Block 28&sub2; herauskommende Kommunikation während dieser Öffnungen unterbindet.
• Die Öffnung der Ordnung 1 könnte übrigens genauso gut ersetzt werden durch eine Öffnung irgendeiner Ordnung i.
• Im dargestellten Falle kann dann die erste Öffnung des Rasters AMRT3 der Sendung durch TX2 einer besonderen Kommunikation gewidmet werden, für die der "natürliche" Sender TX1 ist.
• Dazu muß der Block der Rasterverwaltung 28&sub1; gesteuert werden, damit die verstärkt zu sendende Kommunikation immer von der ersten Öffnung (oder der Öffnung der Ordnung i) des Rasters beaufschlagt wird. Der Kontrolleur 34 muß gleichermaßen den Sender TX2 derart steuern, daß seine Trägerfrequenz gleich derjenigen ist, auf der für dieselbe Öffnung der Sender TX1 funktioniert, und daß sie in Phase funktionieren.
• In dem Fall, der nicht derjenige nach Figur 7 ist, einer Sendung in Diversitit, kann eine zeitliche Verschiebung zwischen den beiden Sendungen vorgesehen werden.
• Es ist bis gegenwärtig im wesentlichen eine Frage einer Architektur gewesen, in welcher es eine Beaufschlagung gibt, die man als "natürlich" für jeden Rasterblock mit einem Sender qualifizieren kann. Die Erfindung ist gleichermaßen anwendbar auf eine Architektur, bei welcher es eine solche natürliche Beaufschlagung nicht gibt, wobei die Beaufschlagung auf statische oder dynamische Weise durch Zwischenschaltung eines Kommutationsnetzes erfolgt. Man weiß, daß diese letzte Architektur der Basis vorgeschlagen worden ist für Radiokommunikationseinrichtungen in dem Ziel, die Notwendigkeit von frequenzbeweglichen Sendern zur Implementierung einer Sprungfrequenz zu vermeiden. Die Erfindung kann gleichermaßen für diesen Fall angewendet werden, mit der einzigen Einschränkung, daß wenigstens bestimmte der Sender dann eine Frequenzbeweglichkeit aufweisen müssen: Man kann dann die Station definieren, so daß sie mehrere Sender hat und mehrere Blöcke von Rasterverwaltungen, was es erlaubt, die aus den verschiedenen Quellen hervorkommenden Daten auf Übertragungskanäle anzuwenden, auf denen die zeitlichen homologen Öffnungen aufeinanderfolgender Raster beaufschlagt werden, um eine Vielfalt in der Verteilung in der Zeit zu verwirklichen, wobei die Sendefrequenzen zu einem gegebenen Zeitpunkt verschieden für verschiedene Quellen sind, wobei die Vielfalt realisiert wird durch ein Kommutationsnetz, das es erlaubt, jede der Quellen mit irgendeinem der mehreren Sender unter den Sendern der Station zu verbinden. Die Station weist außerdem Mittel auf, die auf die ungebrauchten zeitlichen Öffnungen mit einer Steigerung der Sendeleistung einwirken, um die aus einer Quelle, die aktiv ist, hervorkommenden Daten zu übertragen.

Claims (11)

1. Basisstation einer Radiokommunikationseinrichtung mit mehreren Sendern, von denen wenigstens bestimmte jeweils mit einem Block einer Rasterverwaltung verbunden sind, welche auf Daten angewendet werden, die aus verschiedenen Quellen mit Übertragungskanälen hervorkommen, welche auf zeitlich homologe Öffnungen von aufeinanderfolgenden Rastern einwirken, um eine vielfältige Verteilung in der Zeit zu verwirklichen, wobei die Sendefrequenzen für einen gegebenen Zeitpunkt für die verschiedenen Quellen unterschiedlich sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (32&sub1;, 32&sub2;, ...) aufweist, die die zeitlich ungebrauchten Öffnungen einer oder mehrerer der Sender der Station, wobei es sich um eine andere handelt als diejenige, die normalerweise mit einer Quelle verbunden ist, mit einer Erhöhung der Sendekraft beaufschlagen, um die aus dieser Quelle hervorkommenden Daten zu übertragen, während die Quelle aktiv ist.

2. Basisstation einer Radiokommunikationseinheit mit mehreren Sendern und einem Block oder mehreren Blöcken einer Rasterverwaltung, welche auf Daten angewendet werden, die aus verschiedenen Quellen mit Übertragungskanälen hervorkommen, welche auf zeitlich homologe Öffnungen von aufeinanderfolgenden Rastern einwirken, um eine Vervielfältigung der Verteilung in der Zeit zu verwirklichen, wobei die Sendefrequenzen für einen gegebenen Zeitpunkt für verschiedene Quellen unterschiedlich sind, dadurch gekennzeichnet&sub1; daß sie Mittel (32&sub1;, 32&sub2;, ...) aufweist, um wenigstens bestimmte der zeitlichen Öffnungen, welche von einem bestimmten Sender (TX1, TX2, TX3, TX4) gesendet werden und nicht notwendig sind für die Kommunikation von einer bestimmten Quelle, die beaufschlagt würde, wenn sie aktiv wäre, mit einer Emission zu beaufschlagen, ausgehend von einer Quelle, die gleichermaßen einen anderen Sender speist, mit derselben Trägerfrequenz wie diejenige des besagten anderen Senders.

3. Station nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle, auf welche man die zeitlich ungebrauchten Öffnungen anwendet, zufällig unter den aktiven Quellen ausgewählt wird, und zwar derart, um mit der beweglichen Station, die diese am meisten benötigt, übereinzustimmen, oder durch einen Algorithmus bestimmt wird, der in der Basisstation gespeichert ist und das Senden von Daten durch das Hervortreten aus der Quelle durch mehr als zwei Sender vermeidet, wobei der verbundene Sender unter allen inaktiven Sendern ausgewählt wird, wenn es nur eine Sendeantenne gibt, oder auf solche Weise, daß zwei Sender auf verschiedenen Antennen gekoppelt werden, um einen Effekt einer Sendevielfalt zu erreichen.

4. Basisstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielfalt durch ein Kommunikationsnetz erreicht wird, das es erlaubt, jede der Quellen mit irgendeinem der mehreren Sender unter den Sendern der Station zu verbinden.

5. Basisstation nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche mit wenigstens zwei Antennen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens bestimmte der Sender durch Zwischenschaltung eines Duplexers (22) mit wenigstens einer Speiseantenne eines Empfängers gekoppelt sind.

6. Basisstation nach Anspruch 5 mit 2n Sendern und zwei Antennen, dadurch gekennzeichnet, daß 2n-1 Sender mit einer der Antennen (RX-TX) gekoppelt sind und daß die 2n-1 anderen Sender mit der anderen Antenne (RXd-TXd) gekoppelt sind, wobei jede Antenne auf die entsprechenden Empfänger auf allen Empfangsbahnen einwirkt, um einen Empfang in räumlicher Vielfalt sicherzustellen sowie eine Sendung in räumlicher Vielfalt zu erlauben.

7. Basisstation nach Anspruch 6 mit vier Sendern, die in zwei Gruppen aufgeteilt sind und jeweils eine Sendeantenne durch Zwischenschaltung eines Breitbandkupplers beaufschlagen.

8. Basisstation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Gruppe von r Sendern und eine Gruppe von 5 Sendern aufweist, die jeweils eine Antenne beaufschlagen, wobei eine der Antennen mit allen normalen Empfängern verbunden ist und die andere Antenne mit allen Empfängern mit Vielfalt verbunden ist, wobei r gleich oder ungleich s ist.

9. Basisstation nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, mit wenigstens zwei Antennen, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlichen Öffnungen, die zu übertragen sind, zugleich auf einen normalen Sender und einen Sender mit Vielfalt angewendet werden, welche verschiedene Antennen beaufschlagen.

10. Basisstation nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen gegenseitig in einem ausreichenden Abstand voneinander angeordnet sind, um eine räumliche Entkopplung zu gewährleisten.

11. Basisstation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendung auf zwei entkoppelten Antennen mit einer zeitlichen Verschiebung bewirkt wird.