DE69525652T2

DE69525652T2 - Basisstation

Info

Publication number: DE69525652T2
Application number: DE69525652T
Authority: DE
Inventors: Olli Piirainen
Original assignee: Nokia Networks Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: FI945978A0; FI945978A; CN1173248A; DE69525652D1; JPH10510968A; AU4261996A; EP0799532A1; NO972840L; NO972840D0; CN1092429C; US6084868A; WO1996019878A1; AU692648B2; EP0799532B1; ATE213884T1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Basisstation für ein Mobilkommunikationssystem mit einem oder mehreren Schaltzentren und Basisstationen, die damit durch Telekommunikationsverbindungen verbunden sind, wobei jede Basisstation eine Antenne zur Übertragung von Funksignalen, die in Zeitschlitzen durch ein Rahmenstruktur unterteilt sind, eine Steuerungseinheit zur Steuerung der Basisstation, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Rahmenausrichtungssignals, und eine Übertragungseinrichtung zur Erzeugung eines Funktionssignals aufweist, wobei die Übertragungseinrichtung weiterhin eine Digitaleinrichtung zur Erzeugung eines zu modulierenden digitalen Signals aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Rahmenstruktur und Modulation

Die Luftschnittstelle von GSM-Mobilkommunikationssystemen (GSM = Global System for Mobile Communications) beruht auf der TDMA-Technik (TDMA = Time Division Multiple Access, Zeitmultiplexzugriff), gemäß der einer Anzahl gleichzeitiger Rufe auf der selben Funkfrequenz übertragen werden kann. Auf derselben Funkfrequenz übertragene Rufe werden von einander im Zeitbereich getrennt, d. h. die Zeit auf dem Funkweg ist in Schlitze, d. h. Zeitschlitze unterteilt, und jeder Zeitschlitz kann zur Übertragung eines separaten Rufs verwendet werden. Diese Zeitunterteilung bildet eine Rahmenstruktur, die bestimmt, wie viele Rufe auf einem Funkkanal übertragen werden können. In dem GSM-System ist es möglich, bis zu acht Rufe in einer Rahmenstruktur auf einem Vollraten- Sprachkanal zu übertragen. Die Rahmenstruktur des GSM- Systems ist in der folgenden Druckschrift offenbart: "The GSM System for Mobile Communications" von M. Mouly & M.- B. Pautet, erschienen 1992, Mouly & Pautet, 49, rue Louise Bruneau, F-91120, Palaiseau, Frankreich, und ist insbesondere in Fig. 4.15 offenbart (die Druckschrift ist nachstehend als M&P abgekürzt).
Die Eigenschaft einer Übertragungseinrichtung einer GSM- Basisstation sind in zwei GSM-Spezifikationen beschrieben: GSM 05.04, Januar 1991, Empfehlung GSM 05.04: Modulation, ETSI/PT 12 (Seite 3) und GSM 05.05 März 1991, GSM-Empfehlung 05.05: "Radio Transmission and Reception" (Funkübertragung und Empfang), ETSI/PT 12 (Seite 19). Kurz gesagt stellen die vorstehend beschriebenen Empfehlungen die folgenden drei Erfordernisse für eine Übertragungsvorrichtung auf: Das breitste zulässige Frequenzband (GSM 05.05 ANNEX 1), der maximale zulässige Phasenfehler in modulierten Daten (GSM 05.05, Abschnitt 4.6) und eine Leistungseinstellungssteuerung für modulierte Daten während eines Zeitschlitzes (GSM 05.05 ANNEX 2).
Die GSM-Empfehlungen definieren einen in GSM- Mobilkommunikationssystemen zu verwendenden TDMA-Rahmen, wobei die Zeit des Rahmens in acht unterschiedliche Zeitschlitze unterteilt ist. Die maximale Anzahl von Rufen auf einen Funkkanal ist somit acht, wenn eine Vollratenkodierung angewandt wird. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, andere Raten wie beispielsweise eine Halbratenkodierung zu verwenden. Die Länge jedes Zeitschlitzes beträgt 156,25 Bit oder sie können alternativ derart angeordnet sein, dass der erste und der vierte Zeitschlitz länger sind, beispielsweise 157 Bit, wobei die anderen 156 Bit lang sind. In einem derartigen Fall sind die Längen der aufeinanderfolgenden Zeitschlitze wie folgt: 157, 156, 156, 156, 157, 156, 156, 156 Bit. Diese Folge ist in der GSM-Empfehlung GSM 05.10, Januar 1991: "Radio Sub-system Synchronization" (Funksubsystemsynchronisation), ETSI/PT 12 (Seite 6), Abschnitt 5.7 offenbart. In diesem Fall beträgt die Länge jedes Bits 3,69 us.
Jeder Zeitschlitz enthält 148 Bits von zu übertragenen Daten und eine Überwachungszeit von 8,25 Bit. Die Binärendaten d. h. die während jedes Zeitschlitzes zu übertragenen 148 Bit enthalten eine Trainingssequenz von 26 Bit. Diese Bitsequenz ist sowohl dem Sender (der Übertragungsvorrichtung) als auch dem Empfänger bekannt, und deren Stelle ist stets die selbe. Die Verwendung einer Trainingssequenz bedeutet, dass es möglich ist, die Stelle des Starts und des Endes eines Zeitschlitzes zu bestimmen, wenn die Stelle einer Trainingssequenz der Übertragung innerhalb eines Zeitschlitzes erfasst wird. Die Trainingssequenz ist ebenfalls in M & P beschrieben, insbesondere in Kapitel 4.3.1.1 und Tabelle 4.3. Die Trainingssequenz kann somit zur Synchronisation des Senders und des Empfängers verwendet werden.
Die Überwachungszeit, d. h. die von den 148 Bits verbleibenden 8,25 Bit dient zur Leistungseinstellung, die zwischen verschiedenen Zeitschlitzen ausgeführt wird (M & P: Fig. 4.23). Die Hälfte davon ist an dem Beginn des Zeitschlitzes angeordnet, und die andere Hälfte ist an dem Ende des Zeitschlitzes angeordnet. Eine Leistungseinstellung wird derart ausgeführt, dass am Ende der in dem vorhergehenden Zeitschlitz gesendeten und von einem GMSK-Modulator kommenden Daten die Leistung entlang einer abfallenden Cosinuskurve bis Nahe an Null verringert wird, und zu Beginn eines neuen Zeitschlitzes die Leistung zu einem gewünschten Leistungspegel entlang einer ansteigenden Cosinuskurve erhöht wird, bevor die tatsächlichen 148 Bits, d. h. einen normalen Burst gesendet werden.
Die Überwachungszeiten an dem Beginn und an dem Ende der Zeitschlitze können zur Leistungseinstellung verwendet werden, und Daten werden während dieser Überwachungszeiten weder gesendet noch empfangen. Die Überwachungszeiten sind zwischen zwei Zeitschlitzen angeordnet. Die Stelle des Beginns und des Endes eines Zeitschlitzes und die der Überwachungszeiten werden mittels der vorstehend erwähnten Trainingssequenz in den zu sendenden Daten bestimmt.
Die zu sendenden binären Daten werden mittels eines GMSK- Modulators entsprechend der GSM-Empfehlung 05.04 moduliert, vergleiche ebenfalls M & P: Kapitel 4.3.4. Der verwendete GMSK-Modulator ist ein Gauß-Minimum Verschiebungskodierungsmodulator (Gaussian Minimum Shift Keying modulator).

Leistungseinstellung

Eine Anzahl gleichzeitiger Rufe kann auf demselben Funkkanal derart übertragen werden, dass sie innerhalb desselben TDMA-Rahmens übertragen werden. Die physikalische Position jeder Mobilstation in Bezug auf die Basisstation kann von einer Mobilstation zur anderen variieren. Innerhalb eines TDMA-Rahmens kann ein unterschiedlicher Ruf während jedes Zeitschlitzes gesendet werden, weshalb es folglich möglich sein muss, jeden Zeitschlitz unter Verwendung eines unterschiedlichen Leistungspegels zu übertragen, da die an einem Ruf teilnehmenden Mobilstationen sich möglicherweise bei einem unterschiedlichen Abstand von der Basisstation befindet. Eine Leistungseinstellung von einem Pegel zu einem anderen findet allmählich zur Verringerung von Störungen statt, vergleiche M & P: Fig. 4.23. Die GSM-Spezifikation 05.05 ANNEX 2, beispielsweise, bestimmt Grenzen für die Leistungseinstellung. Die GSM-Spezifikation 05.05 (Abschnitte 4.1.1 und 4.1.2) bestimmt 16 verschiedene Leistungspegel, von den zu jedem Zeitpunkt der am geeignetsten für jeden zu übertragenen Ruf ausgewählt wird.
Fig. 1 zeigt die gegenseitigen Zeitverläufe von Signalen I und Q von modulierten Daten und des Leistungseinstellungssignals LEISTUNG. Fig. 1 zeigt die Form eines idealen Leistungseinstellungssignals LEISTUNG sowie die Zusammensetzung der aus den digitalen Teilen des Basisstationssenders zu einem Modulator in Signalen I und Q zu übertragenen Daten, als auch den Zeitverlauf der Signale in Bezug zueinander während der ersten zwei Zeitschlitze ZEITSCHLITZ 1 und ZEITSCHLITZ 2. Gemäß dieser Figur wurde der durch die GSM-Empfelhlung 05.10 Abschnitt 5.7 für Zeitschlitze zulässige Zeitverlauf verwendet. Fig. 1 zeigt Überwachungszeiten 101 für das Leistungseinstellungssignal LEISTUNG, während der zu übertragene Zeitinformationen nicht gesendet werden sollen. Die Länge der Überwachungszeiten beträgt 4 + 1 + 4 Bit in dem ersten und dem vierten Zeitschlitz, und 4 + 4 Bit in den anderen Zeitschlitzen. Dementsprechend enthält das Leistungseinstellungssignal LEISTUNG eine Sequenz 102 mit konstanter Spitzenleistung, wobei während dieser Sequenz die Informationen gesendet werden sollen. Die Länge der Spitzenleistungssequenz beträgt 148 Bit. In der Mitte der Sequenz gibt es eine Trainingssequenz 103, und die darum zu sendenden Daten werden in separaten Sequenzen 104 gesendet werden, die durch Pseudosequenzen (Dummy-Sequenzen) getrennt sind. Es ist wichtig, dass die zu sendenden Daten zu einem derartigen Zeitpunkt übertragen werden, während dem der Leistungspegel des Senders konstant ist, d. h. während der der Wert des Signalsleistung konstant ist.
In einer Antenne des Empfängers erhält das Signal die folgende Form:
TXant = LEISTUNG * cos(wct + F(t)),
wobei wc = 2 · p · Trägerfrequenz gilt.
F (t) = Phasenfunktion, die die modulierten Daten aus dem zweiten I und Q enthält, wobei die Bits der Trainingsfrequenz mit enthalten sind. Somit gilt beispielsweise I = sin F(t) und Q = cos F(t), wobei beide Signale die selben Daten enthalten. Diese Funktion ist in der GSM-Empfehlung 05.04. definiert.

Struktur und Betrieb eines Senders

Fig. 2 zeigt die prinzipiellen Merkmale eines Senders. Digitale Teile 201 weisen die Grundbandelemente eines GMSK-Modulators auf, wobei in diesen Elementen die zu übertragenen binären Daten in Signale I und Q moduliert werden. Die Ausgangssignale I und Q der digitalen Teile 201 enthalten GMSK-modulierte digitale Daten. Signale I und Q werden durch D/A-Wandler DAC in analoge Form umgewandelt und in Tiefpassfiltern LPF tiefpassgefiltert. Danach werden die modulierten Daten in Mischern 201 zu einer Trägerwelle cos (wct) gemischt, die in Form cos (wct) vorliegt, wobei wc/2p = fc ~ 900 MHz. Danach werden Signale I und Q zusammen in einer Summiereinrichtung Σ summiert, bevor das Signal durch einen Verstärker 203 verstärkt wird, und zu einer Antenne 204 gesendet wird.
Das Ausgangssignalleistung der digitalen Teile 201 enthält ein Steuerungssignal 205 zur Verstärkung eines einstellbaren Verstärkers 204 des Senders. Dieses Signal wird zur Steuerung der Einstellung verschiedener Leistungspegeln, die von verschiedenen Zeitschlitzen benötigt werden, und zur Einstellung von Leistungspegeln verwendet, die während der Überwachungszeiten ausgeführt wird.
Die folgenden Signale werden als Eingang für die digitalen Signale bereitgestellt: FCK, d. h. dass Rahmenausrichtungssignal, die zu modulierenden Daten, d. h. MOD_DATEN, das Leistungspegeleinstellungssignal LEISUNGS_PEGEL und ein Taktsignal TAKT.
Die Modulation der Signale I und Q sollte ungeachtet der Phase kontinuierlich sein, oder es sollte eine Möglichkeit zur Abdämpfung der Diskontinuitäten geben, damit diese nicht das Frequenzspektrum des Senders spreizen, oder dem Phasenfehler im Vergleich zu einem idealen Modulator erhöhen, der in der GSM-Empfehlung 05.04 offenbart ist. Die GSM-Empfehlung 05.05 setzt Grenzen für das maximale zulässige Signalspektrum und den Phasenfehlern.
Die Lösungen gemäß dem Stand der Technik werden durch den Nachteil beeinträchtigt, das in den analogen Teilen des Senders, d. h. in dem Tiefpassfiltern LOF, den Mischern 202, der Summiereinrichtung Σ und dem Verstärker 203 Verzögerungen mit verschiedenen Längen als auch andere nicht optimale Phänomene, die nicht vor Ausführung von endgültigen Messungen bekannt sind, auf verschiedenen Signalwegen I und Q auftreten. Dies verkompliziert die Bestimmung eines genauen Zeitverlaufs, der für die digitalen Teile 201 erforderlich ist, und beschränkt ebenfalls die Auslegung der analogen Teile.
Aus Fig. 1 geht hervor, dass die Stelle der Trainingssequenz 103 innerhalb des zu übertragenen Zeitschlitzes mittels der Antenne 204 des Senders gemessen wird. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, gelangen aus den digitalen Teilen ausgegebene Signale durch eine Anzahl analogen Teile nach dem A/D-Wandlern, wobei diese analogen Teile einen Tiefpassfilter, einen Mischer, eine Summiereinrichtung und einen Verstärker umfassen. Diese analogen Teile verursachen Verzögerungen, die schwierig zu vorhersagen sind.
Die analogen Teile der I- und Q-Zweige sind im wesentlichen identisch, weshalb eine Verzögerung gleicher Länge in beiden Zweigen erwartet wird. Die Verzögerung des Signals LEISTUNG wird daraufhin ungleich sein, da der Zweig des Signals LEISTUNG nicht so viel analogen Teile wie diejenigen der Signale I und Q aufweist. Der Zweig des Signals LEISTUNG enthält nämlich nicht Mischer 202, eine Summiereinrichtung Σ und einen Verstärker 203. Die Differenz zwischen diesen zwei Verzögerungen verschiebt den Zeitverlauf des Signals LEISTUNG im Vergleich zu den Signalen I und Q. Dies geht aus dem Zeitverlaufsdiagramm gemäß Fig. 1 hervor, so dass Signale I und Q nicht genau in der Mitte eines 148-Bit-Übertragungsbereichs hoher Übertragungsleistung auftreten. Da der Zeitverlauf eines Zeitschlitzes auf der Grundlage der Stellen der Trainingssequenz mittels der Antenne des Senders berechnet wird, verschiebt die selbe Differenz in den Verzögerungen das Signal LEISTUNG um die entsprechende Zeitdauer von den optimalen Zeitverlauf aus Sicht der digitalen Teile weg. Dies ist nicht wünschenswert, da die GSM-Spezifikation 05.05 Grenzen setzt, wie die Verstärkung funktionieren muss. Der vorstehend beschriebene Zusammenhang ist ein echtes Problem für Basisstationen gemäß dem Stand der Technik.
Die Lösungen gemäß dem Stand der Technik werden somit durch die folgenden Nachteile beeinträchtigt: Zu modulierende Signale I und Q in dem Zeitschlitz, d. h. die Übertragung von Informationen muss während einer derartigen Sequenz der Leistungskurve auftreten, während der ein Sender unter Verwendung konstanter Leistung überträgt, anstelle von Zeitpunkten, während der die Leistungspegel eingestellt werden und das Signal LEISTUNG die Verstärkung auf eine neue Verstärkungsleistung richtet. Weiterhin ist in Lösungen gemäß dem Stand der Technik die Einstellung des Zeitverlaufs kompliziert, da die analogen Teile des Senders variierende Verzögerungen verschiedener Länge in dem Leistungseinstellungssteuerungssignal (Signal LEISTUNG) und in den I- und Q-Zweigen des Modulators verursacht, wobei diese Verzögerungen schwierig zu kompensieren sind.
Ein weiteres Problem mit den Lösungen gemäß dem Stand der Technik wird durch die Tatsache verursacht, dass, wenn keine Daten in einem gewissen Zeitschlitz gesendet werden, die Übertragung für die Dauer des gesamten Zeitschlitzes aus dem Betrieb genommen wird, indem der Schalter 207 gemäß Fig. 2 ausgeschaltet wird. Daher gelangt auf dem Funkweg praktisch kein zu übertragenes Signal. In einem derartigen Fall muss jedoch gewährleistet werden, dass keine Interferenz aufgrund einer Diskontinuität des Signals in der Antenne des Sender verursacht wird. Der Schalter muss daher exakt zu dem Zeitpunkt ein- und ausgeschaltet werden, wenn die Leistungspegel auf ihren minimalen Werten sind. Aufgrund der nicht optimalen Natur der analogen Teile des Basisstationssenders, insbesondere der I- und Q-Zweige, ist es schwierig, den Schalter 207 derart zu steuern, dass der Schalter exakt dann ein- und ausgeschaltet wird, wenn die den Leistungspegel angebende Kurve sich an dessen niedrigsten Wert befindet.
Die internationale PCT-Anmeldung N: WO 92/16058, die am 17. September 1992 veröffentlicht worden ist, offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Funksenders.

Beschreibung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den GMSK- Modulator des Senders einer digitalen GSM-Basisstation und die Leistungseinstellung des Senders derart zu steuern, dass die gesamten von dem Modulator gesendeten Daten/Informationen dem Verstärker gesendet werden, wenn die die Verstärkung des Verstärkers angebende Kurve sich an dessen Spitzenwert befindet.
Das Ziel besteht somit darin, die digitalen Teile eines GMSK-Modulators und die digitalen Teile einer Leistungssteuerung eines GSM-Basisstationssenders eines Mobilkommunikationssystems derart zu implementieren, dass die Leistungsfähigkeit des Senders, die damit erzielt wird, in Abhängigkeit von den Eigenschaften der analogen Teile optimiert werden kann.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Leistungssteuerung einer GSM-Basisstation derart zu ermöglichen, dass die Verstärkung der I- und Q-Zweige die zu verstärken sind, zum Starten zu einem gewünschten Zeitpunkt angewiesen wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine GSM-Basisstation bereit zu stellen, in der der Schalter eines einer Antenne Leistung zuführenden Leiters exakt zu dem Zeitpunkt aus- und eingeschaltet wird, zu dem die Verstärkung des zu übertragenen Signals sich auf dessen minimalen Wert befindet, d. h., wenn dessen Leistung (LEISTUNG) am geringsten ist. Die durch die nicht optimale Natur der Komponenten verursachten Verzögerungen können natürlich dadurch kompensiert werden, dass ein Schalten des Schalters in eine Einschaltposition kurz vor dem Zeitpunkt angewiesen wird, zu dem die den Leistungspegel angebende Kurve sich auf dessen minimalen Wert befindet. Dementsprechend ist zu Beginn einer Übertragung der Schalter zu dem entsprechenden Zeitpunkt einzuschalten. Die Lösung dieses Problem wird durch Verzögerung in der Leistungssteuerung oder dem Signal LEISTUNG in den analogen Teilen der Basisstation verkompliziert. Aufgrund dieser Verzögerung ist es schwierig, den Schalter zum Aus- und Einschalten exakt zu dem richtigen Zeitpunkt zu steuern.
Die Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht somit darin, die Einstellung des Zeitverlaufs des Ein-/Ausschaltens des Senders zu ermöglichen, d. h. das Ein- und Ausschalten des Senders mittels eines einstellbaren Zeitverlaufs zu ermöglichen.
Diese neue Art einer Basisstation wird durch ein Verfahren gemäß der Erfindung erzielt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die digitale Einrichtung der Übertragungseinrichtung (des Senders), die ein moduliertes digitales Signal erzeugen soll, weiterhin aufweist: eine Zählereinrichtung zum Zählen der Länge von Zeitschlitzen in einer Rahmenstruktur, die durch das Rahmenausrichtungssignal synchronisiert ist, eine programmierbare Steuereinrichtung, in der ein oder mehrere Verzögerungswerte in Form eines Zählerwerts gespeichert sind, eine Einrichtung zur Auswahl eines von dem Anwender gewünschten Wertes aus den einen oder mehreren Verzögerungswerten, eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich des Werts der Zählereinrichtung mit dem ausgewählten, in der programmierbaren Speichereinrichtung enthaltenen Verzögerungswert und zum Starten einer Übertragung von in dem Zeitschlitz zu übertragenen Informationssignalen aus der digitalen Einrichtung, vorausgesetzt, dass der Vergleich das Ergebnis liefert, dass der in der programmierbaren Speichereinrichtung enthaltene ausgewählte Verzögerungswert derselbe wie der durch die Zählereinrichtung angegebene Wert ist.
Die Erfindung beruht auf der Idee, das zur Erzeugung eines digitalen Signals derartige Einrichtungen in den digitalen Einrichtungen der Basisstation angeordnet sind, die eine Einstellung des Zeitverlaufs der Signale I und Q im Bezug auf den Zeitverlauf des Signals LEISTUNG ermöglichen, der die Verstärkung einstellt. Dies wird erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass eine Zählereinrichtung zu der Einrichtung zur Erzeugung eines digitalen Signals, wobei die Zählereinrichtung die Länge von Zeitschlitzen in einer Rahmenstruktur, die durch das Rahmenausrichtungssignal synchronisiert sind, sowie eine programmierbare Speichereinrichtung hinzugefügt sind, in der ein oder mehrere Verzögerungswerte in Form eines Zählerwerts gespeichert sind. Weiterhin weist die digitale Einrichtung eine Einrichtung zur Auswahl eines von dem Anwender gewünschten Wertes aus den einen oder mehreren Verzögerungswerten. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist weiterhin vorgesehen: eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich des Werts der Zählereinrichtung mit dem ausgewählten, in der programmierbaren Speichereinrichtung enthaltenen Verzögerungswert und zum Starten einer Übertragung von in dem Zeitschlitz zu übertragenen Informationssignalen aus der digitalen Einrichtung, vorausgesetzt, dass der Vergleich das Ergebnis liefert, dass der in der programmierbaren Speichereinrichtung enthaltene ausgewählte Verzögerungswert derselbe wie der durch die Zählereinrichtung angegebene Wert ist.
Die Idee gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, Informationen beizubehalten, ob der das Übertragungssignal des Senders zu der Antenne leitende Schalter ausgeschaltet oder eingeschaltet ist, oder weder eingeschaltet noch ausgeschaltet ist, und selbstverständlich bezüglich des Zeitverlaufs des Ausschalt-/Einschaltvorgangs. Da es schwierig ist, den richtigen Zeitpunkt zum Ein- oder Ausschalten des Senders vorherzusagen, oder aufgrund der unbekannten Verzögerung der analogen Teile, können die Zeitverlaufsinformationen zu dem Leistungspegelspeicher hinzugefügt werden. Separate Bit werden für jeden Schalter reserviert, der eine in der Ein-Position (TX-Ein-Informationen) und der andere in der Aus-Position (TX-Aus-Informationen). Somit sind zusätzlich zu dem Signal LEISTUNG die TX-Ein-/Aus- Informationen ebenfalls in der Software enthalten.
Ein Vorteil einer Basisstation dieser Art gemäß der Erfindung besteht in der Tatsache, dass die Einstellung des Zeitverlaufs zwischen dem GMSK-Modulator und der den Leistungspegel angebenden Kurve bzw. dem Signal LEISTUNG ermöglicht, dass die zu modulierenden Daten, d. h. Signale I und Q exakt an einem derartigen Zeitpunkt in einem Zeitschlitz auftreten, zu dem der Leistungspegel konstant ist und sich auf dessen maximalen Wert befindet. Es ist somit möglich, den Phasenfehler des Senders zu verringern. Falls der Zeitverlauf modulierter Daten nicht in Bezug auf die den Leistungspegel angebenden Kurve eingestellt werden kann, muss die Form der Kurven verändert werden, was das Spektrum schwächt.
Gemäß dieser Erfindung wird ein digital variabler Zeitverlauf der Steuerung des Senders mittels einer einfachen Auslegung erzielt. Die Neuheit der Erfindung im Vergleich zu den Lösungen gemäß im Stand der Technik besteht in der Möglichkeit, die Stelle modulierter Daten separat innerhalb der Leistungseinstellungskurve einzustellen.
Die Erfindung weist dahingehend einen Vorteil auf, dass bei Ausführung der Synchronisation der Signale I und Q entsprechend den Rahmen anstelle von Zeitschlitzen die Modulation kontinuierlich wird. In einem derartigen Fall wird das Spektrum des Senders besser, d. h. enger, und der Phasenfehler wird kleiner werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass gemäß der Erfindung der Zeitverlauf der Übertragung einer Basisstation leicht eingestellt werden kann, selbst im Fall eines fertigen Produkts. In einem derartigen Fall ist es möglich, analoge Komponente mit unterschiedlichen Eigenschaften beim Zusammenbau des Senders zu verwenden, und trotzdem ein konstantes Leistungsvermögen bei der Verstärkung der Signale I und Q zu erzielen.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Nachstehend ist die Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die gegenseitigen Zeitverläufe modulierter Daten und der Leistungssteuerung in einer Basisstation gemäß im Stand der Technik, wobei Fig. 1 bereits in der Beschreibung des Standes der Technik beschrieben worden ist,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Basisstationssenders gemäß dem Stand der Technik, wobei Fig. 2 bereits zu Beginn der Beschreibung beschrieben worden ist,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Basisstation gemäß der Erfindung,
Fig. 4 gegenseitige Zeitverläufe modulierter Daten und einer Leistungssteuerung in einer Basisstation gemäß der Erfindung, und
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Mobilkommunikationssystems, mit einer Basisstation.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Der Betrieb der digitalen Teile des Basisstationssenders und des gesamten Senders muss Synchron mit dem Zeitverlauf der allgemeinen Rahmenstruktur der Basisstation sein. Eine einsteigende Flanke eines Rahmenausrichtungssignals, das für diesen Zweck gedacht ist, d. h. diejenige eines FCK-Signals gibt die Stelle des Starts eines TDMA-Rahmens an. Gemäß dieser Erfindung wird der durch die GSM-Spezifikation 05.10, Abschnitt 5.7 erlaubte Zeitverlauf angewendet, wobei bei diesem Zeitverlauf die Länge der Zeitschlitze 0 und 4 157 Bit beträgt und die der anderen 156 Bit beträgt.
Das Ziel besteht darin, dass die in Bezug auf die Erfindung beschriebene Logiksignale I und Q sowie den von diesen benötigten Zeitverlauf erzeugt. Es ist somit möglich, Probleme in Bezug auf die Lösungen gemäß dem Stand der Technik zu vermeiden.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Basisstation gemäß der Erfindung. Die digitale Einrichtung eines Basisstationssenders gemäß der Erfindung, die ein moduliertes digitales Signal erzeugen soll, weist die nachstehenden Elemente auf:
Zunächst wird eine Zählereinrichtung 310 zum Zählen der Länge der Zeitschlitze in der Rahmenstruktur benötigt, was durch das Rahmenausrichtungssignal synchronisiert wird. Der Zweck des Zählers, der die Länge des Zeitschlitzes zählt, besteht darin, dass der einen Zeitschlitz mit einer Länge von 156 Bit zählt (4 + 148 + 4 = 156 Bit = Länge des Zeitschlitzes).
Die digitalen Teile des Basisstationssenders gemäß der Erfindung weisen weiterhin eine programmierbare Speichereinrichtung 311 auf, in der ein oder mehrere Verzögerungswerte in Form eines Zählerwerts gespeichert sind.
Die digitalen Teile des Basisstationssenders gemäß der Erfindung weisen weiterhin eine Einrichtung 312 zur Auswahl eines von dem Anwender gewünschten Verzögerungswertes aus den ein oder mehreren Verzögerungswerten auf. Dies Einrichtung 312 kann beispielsweise eine Registereinrichtung aufweisen.
Eine Basisstation gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet derart, dass sie die Informationen bezüglich davon hält, ob der das Übertragungssignal des Senders zu der Antenne führenden Schalters ausgeschaltet, eingeschaltet oder weder eingeschaltet noch ausgeschaltet ist. Diese Information, d. h. Steuerung des Bits TX wird entsprechend dem Eingangssignal TSEN und den aus dem Leistungspegelspeicher gelesenen Bits ausgeführt, beispielsweise aus den ungeradzahligen Adressen des Speichers wie 5 und 6. Wenn diese Information, d. h. TXEN = 1 ist, gibt dies an, dass die Übertragung in dem folgenden Zeitschlitz eingeschaltet werden soll, und dementsprechend gibt TXEN = 0 an, dass die Übertragung auszuschalten ist. Es ist vorteilhaft, die Übertragung ein-/auszuschalten, wenn die Leistung des Senders sich an dessen Minimum befindet. Eine TX-Ein/Aus-Information kann separat für jeden Leistungspegel in den Leistungspegelspeicher programmiert werden: Information "TX ein" in Bit 6 und Informationen "Tx aus" in Bit 5. Wenn TXEN = 1 ist und Bit 6 = 1 aus einer ungeradzahligen Adresse des Speichers gelesen wird, wird TX auf den Wert 1 zu einem gewünschten Zeitpunkt aktualisiert. Dementsprechend wird, wenn TXEN = 0 ist und Bit 5 = 1 aus einer ungeradzahligen Adresse des Speichers gelesen wird, TX auf dem Wert 0 zu einem gewünschten Zeitpunkt aktualisiert werden. Der Wert 1 wird somit in den Speicherstellen (5 und 6) lediglich für den Zeitpunkt programmiert, währenddessen die Aktualisierung des Signals TX stattfinden soll.
Eine digitale Einrichtung 201 des Basissstationssenders 504 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die ein moduliertes digitales Signal erzeugen soll, weist weiterhin einen Leistungspegelspeicher 314 auf, der auf die Zählereinrichtung 310 anspricht, wobei in dem Speicher zeitweilige Leistungswerte entsprechend den Teilen des Zeitschlitzes in der Rahmenstruktur gespeichert werden, als auch die Informationen bezüglich davon gespeichert werden, ob der das Übertragungssignal des Senders zu der Antenne zuführende Schalter 207 aus- oder eingeschaltet ist, oder weder eingeschaltet noch ausgeschaltet ist.
Der Leistungspegelspeicher 314 ist derart eingerichtet, dass einen spezifische Speicheradresse des Leistungspegelspeichers 314 jeden Teil eine Zeitschlitzes in einer Rahmenstruktur entspricht, und in der Speicherstelle entsprechend der Speicheradresse sind zusätzlich zu den zeitweiligen Leistungswerten der den Leistungspegel angebenden Kurve Informationen bezüglich davon, ob der das Übertragungssignal des Senders zu der Antenne führende Schalter 207 ausgeschaltet oder eingeschaltet oder weder eingeschaltet noch ausgeschaltet ist, in Form von 2-Bit-Stellen gespeichert, wobei eine Bitstelle den Zeitpunkt einstellt, zu dem der Schalter 207 ausgeschaltet wird, und die andere Bitstelle den Zeitpunkt einstellt, zu der der Schalter 207 eingeschaltet wird.
Der Betrieb gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist wie nachstehend beschrieben:
Die Zählereinrichtung zählt Zeitschlitze bezüglich eines Rahmentakts (synchronisiert). Der Wert dieses Zählers wird als die Adresse einer Speichereinrichtung (Leistungssteuerungsspeicher) verwendet. Jede Adresse innerhalb eines Zeitschlitzes wird somit durch einen Zeitpunkt dargestellt.
Zwei Bits TX_ON und TX_OFF sind für jede Adresse der Speichereinrichtung zur Aufzeichnung der Informationen reserviert.
Wenn die Übertragung ausgeschaltet worden ist (TXEN = 0 gespeichert) und indem nachfolgenden Zeitschlitz eingeschaltet werden sollte (TXEN = 1), wird die Speicherstelle TX_ON der Speichereinrichtung gelesen, während der Zähler zählt. Wenn TX_ON = 1 ist, werden die Einrichtungen zur Steuerung des Schalters TX_ON/OFF 207 in die Position TX_ON zu diesem Zeitpunkt versetzt.
Der Wert 0 wird zunächst in alle Adressen der Speicherstellen TX_ON und TX_OFF der Speichereinrichtung geschrieben, und der Wert 1 wird in das Bit (TX_ON oder TX_OFF) der Speicheradresse entsprechend dem gewünschten Zeitpunkt des Vorgangs jeder Funktion geschrieben. Da dieser Speicher programmierbar ist, kann die Stelle der Bits in dem Speicher geändert werden, und der Zeitverlauf der Steuerung des TX_ON/OFF-Schalters kann somit ebenfalls geändert werden.
Dieser Speicher ist praktisch derselbe wie der zur Aufzeichnung der Leistungseinstellungskurven verwendete Speicher, wodurch kein zusätzlicher Speicher erforderlich ist. Lediglich zwei Extrabit müssen zur Steuerung des TX reserviert werden. Weiterhin gibt es eine separate Leistungseinstellungskurve für jeden Leistungspegel, und ein separater TX_ON/OFF-Zeitverlauf kann ebenfalls für jeden Leistungspegel eingerichtet werden. Zusätzlich kann der Zeitpunkt TX_ON separat von dem Zeitpunkt TX_OFF sein.
Zusätzlich weisen die digitalen Teile des Basisstationssenders gemäß der Erfindung auf: eine Vergleichseinrichtung 313 zum Vergleich des Werts der Zählereinrichtung mit einem ausgewähltem Verzögerungswert, der in der programmierbaren Speichereinrichtung 311 enthalten ist, und zum Start der Übertragung der zu sendenden Informationssignale in dem Zeitschlitz von der digitalen Einrichtung, vorausgesetzt, dass der Vergleich das Ergebnis ergibt, dass der in der programmierbaren Speichereinrichtung 311 enthaltene ausgewählte Verzögerungswert der selbe wie der Wert der vorstehend erwähnten Zählereinrichtung 310 ist.
Zumindest die nachstehenden Zähler sind zur Bildung einer Rahmenstruktur erforderlich: der erste Zähler ist ein Zeitschlitzzähler, dessen Zweck darin besteht, die Sequenzzahl jedes innerhalb eines TDMA-Rahmens übertragenen gegenwärtigen Zeitschlitz zu zählen, d. h., von 0 bis 7 zu zählen. Dieser Zähler wird jedes Mal aktualisiert, wenn ein die Länge eines Zeitschlitzes zählender Zähler das Zählen vom Beginn an erneut startet.
Ein Zähler zum Zählen der Dauer eines zusätzlichen Bits für Zeitschlitze 0 und 4 ist ebenfalls erforderlich (vergleiche Fig. 1). Dieser Zähler ist im Betrieb, wenn der die Länge der Zeitschlitze angebende Zähler geendet hat, und der Zeitschlitzzähler angibt, dass es sich um ZEITSCHLITZ 0 oder 4 handelt. Dieser Zähler wird ebenfalls als Extraüberwachungsbitzähler bezeichnet.
Der Betrieb einer Basisstation gemäß der Erfindung ist wie nachstehend beschrieben. Die ansteigende Flanke eines Signals FCK, d. h. der eines Rahmenausrichtungssignals, setzt stets alle Zähler zurück. Nach der ansteigenden Flanke von FCK startet der Zähler 310, der die Länge des Zeitschlitzes angibt, das Zählen von 0 an erneut. Wenn der die Länge des Zeitschlitzes angebende Zähler 310 geendet hat, wird überprüft, ob es sich um Zeitschlitz 0 oder 4 handelt. Falls dies der Fall ist, wird der "Extraüberwachungsbit-" Zähler gestartet, und es wird abgewartet, bis dieser das Zählen beendet hat.
Wenn die vorstehend beschriebene Sequenz geendet hat, startet der die Länge des Zeitschlitzes angebende Zähler 310 das Zählen von 0 erneut, während gleichzeitig der durch den Zeitschlitzzähler angegebene Wert erhöht wird.
Wenn das Rahmenausrichtungssignal FCK ankommt, starten die Zähler das Zählen des Zeitverlaufs der Rahmen, wobei dieser Zeitverlauf ebenfalls zur Erzeugung eines Leistungspegelsignals verwendet wird. Der zuletzt erwähnte Zähler kann direkt als LSB-Teil (Teil mit den niedrigstwertigen Bits) als Speicheraddresse verwendet werden. In einem derartigen Fall wird ein separates Signal zur Angabe des Starts jedes einzelnen Zeitschlitzes innerhalb eines Rahmens erzeugt. Diese Prozedur steuert die Erzeugung des Leistungspegelsignals. Von dem den Start des Zeitschlitzes angebenden Signals wird das Zählen eines weiteren Zählers ausgelöst, und dieser Zähler zählt aufwärts bis zu einem Wert entsprechend der Kombination separater IQ_DELAY-Eingänge woraufhin ein Startsignal (Start-Zeitschlitz) zu dem Modulator übertragen wird, wodurch der Modulator das Senden von Daten des fraglichen Zeitschlitzes zu I- und Q-Zweigen startet. Normalerweise werden modulierte Daten 4 Bit nach dem Beginn eines Zeitschlitzes übertragen, jedoch können durch die IQ_DELAY-Eingänge genaue Zeitverläufe in gewünschten Schritten eingestellt werden.
Fig. 4 zeigt gegenseitige Zeitverläufe modulierter Daten (d. h. Signale I und Q) und eine Leistungssteuerung in einer Basisstation gemäß der Erfindung. Die Bezugszeichen 103, 104 und 105 gemäß Fig. 4 entsprechen denjenigen gemäß Fig. 1. Da der Zeitverlauf zwischen Signal I und Q und dem Signal LEISTUNG noch nicht bekannt ist, wenn die Signale an dem Verstärker ankommen, wird der Zeitverlauf zwischen diesen durch eine digitale Einstellung ausgeführt. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die Leistungssteuerung zu dem richtigen Zeitpunkt in Bezug auf die zu modulierenden Datenübertragung stattfindet, so dass die Verstärkung der Signale zu dem richtigen Zeitpunkt gestartet wird.
Zu diesem Zweck werden IQ_DELAY-Eingänge zu den digitalen Teilen hinzugefügt. Die grundsätzliche Idee besteht darin, die Stelle der modulierten Daten, d. h. der Signale I und Q in Bezug auf das Signal LEISTUNG zu verzögern. Da der Zeitverlauf eines Zeitschlitzes auf der Grundlage der in die modulierten Daten angeordneten Trainingssequenz bestimmt wird, ist somit möglich, die Leistungssteuerung derart zu steuern, dass sie innerhalb des in der GSM- Empfehlung 05.05 definierten Bereichs stattfindet.
Gemäß Fig. 4 wird der Betrieb des Basisstationssenders gemäß der Erfindung ebenfalls mit dem Zähler synchronisiert, der die Länge des Zeitschlitzes angibt. Jeder Wert von IQ_DELAY wird durch irgendeinen Wert dargestellt, der durch den die Länge des Zeitschlitzes angegebenen Zähler dargestellt wird. Wenn der Zähler diesen Wert erreicht, wird der I/Q-Modulator gestartet, und die Übertragung der zu modulierenden Daten in den Zeitschlitz wird gestartet. Fig. 4 zeigt das Auftreten von in dem Zeitbereich übertragenen Signalen I und Q in dem Zeitbereich gemäß der Erfindung in Bezug auf das Leistungsverstärkungssignal LEISTUNG. In Fig. 4 stellt das Bezugszeichen t1 die Zeitperiode dar, die im Fall des Standes der Technik von dem Rahmenausrichtungssignal bis zu dem Zeitpunkt verstreichen muss, wenn Signale I und Q an dem Verstärker ankommen. Dementsprechend veranschaulicht das Bezugszeichen t2 in Fig. 4 eine Situation, in der Signal I und Q derart verzögert worden sind, dass sie an dem Verstärker nach der Zeitdauer t2 nach dem Rahmenausrichtungssignal ankommen. Es sei bemerkt, dass t2 ebenfalls kürzer als t1 sein kann.
Fig. 5 zeigt ein Blochschaltbild eines Mobilkommunikationssystem und seiner Basisstation. In der Figur ist ein Mobilschaltzentrum MSC eines Mobilkommunikationssystem, beispielsweise des GSM-Systems und eine Basisstation 500 des Mobilkommunikationssystems gezeigt, dass mit dem MSC durch Daten Kommunikationsverbindungen verbunden ist. Selbstverständlich kann ebenfalls eine Basisstationssteuerungsvorrichtung zwischen dem Mobilkommunikationssystem und der Basisstation vorhanden sein, wobei die Basisstationssteuerungsvorrichtung (Base station controller, BSC) ein Basisstationssystem zusammen mit einer Anzahl von Basisstationen bildet. Die Basisstation 500 weist eine Antenne 501 zur Übertragung von Funksignalen, die in Zeitschlitze durch eine Rahmenstruktur aufgeteilt sind. Die Basisstation weist weiterhin eine Steuerungseinheit 502 zur Steuerung der Basisstation und eine Einrichtung 503 zur Erzeugung eines Rahmenausrichtungssignals auf. Die Basisstation weist selbstverständlich einen Sender 504 zur Erzeugung eines Funksignals und eine digitale Einrichtung 505 zur Erzeugung eines zu modulierenden digitalen Signals auf.
Die Zeichnungen und die zugehörige Beschreibung die nur lediglich zur Veranschaulichung der Idee der vorliegenden Erfindung. Die Basisstation gemäß der Erfindung kann in ihren Einzelheiten innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche variieren. Obwohl die Erfindung im wesentlichen in Bezug auf das GSM-Mobilkommunikationssystem beschrieben worden ist, kann diese ebenfalls in Mobilkommunikationssystemen anderer Bauarten angewendet werden.

Claims

1. Basisstation für ein Mobilkommunikationssystem mit einem oder mehreren Vermittlungszentren (MSC) und über Telekommunikationsverbindungen (500, Fig. 5) daran angeschlossenen Basisstationen, wobei jede Basisstation aufweist:

eine Antenne (501) zur Übertragung von in Zeitschlitze aufgeteilten Funksignalen mittels einer Rahmenstruktur,

eine Steuerungseinheit (502) zur Steuerung der Basisstation,

eine Rahmenausrichtungseinrichtung (503) zur Erzeugung eines Rahmenausrichtungssignals,

einer Übertragungseinrichtung (504) zur Erzeugung eines Funksignals, wobei die Übertragungseinrichtung weiterhin

eine digitale Einrichtung (201, 505) zur Erzeugung eines zu modulierten Signals aufweist,

wobei die digitale Einrichtung (201) weiterhin

eine Zählereinrichtung (310) zum Zählen der Länge von Zeitschlitzen in einer Rahmenstruktur, die durch das Rahmenausrichtungssignal synchronisiert sind,

eine programmierbare Speichereinrichtung (311), in der ein oder mehrere Verzögerungswerte in Form eines Zählerwerts gespeichert sind, und

eine Auswahleinrichtung (312) zur Auswahl eines von dem Anwender gewünschten Wertes aus den einen oder mehreren Verzögerungswerten aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die digitale Einrichtung (201) weiterhin aufweist:

a) eine Vergleichseinrichtung (313) zum Vergleich des Werts der Zählereinrichtung mit dem ausgewählten, in der programmierbaren Speichereinrichtung (311) enthaltenen Verzögerungswert und zum Starten einer Übertragung von in dem Zeitschlitz zu übertragenen Informationssignalen aus der digitalen Einrichtung (201), vorausgesetzt, dass der Vergleich das Ergebnis liefert, dass der in der programmierbaren Speichereinrichtung (311) enthaltene ausgewählte Verzögerungswert derselbe wie der durch die Zählereinrichtung (310) angegebene Wert ist,

b) einen Leistungspegelspeicher (314), der auf die Zählereinrichtung (310) anspricht, wobei in dem Leistungspegelspeicher (314) momentane Leistungspegel entsprechend den Teilen der Zeitschlitze in der Rahmenstruktur gespeichert sind, so dass jeder Teil des Zeitschlitzes in einer Rahmenstruktur durch eine spezifische Speicheradresse des Leistungspegelspeichers (314) dargestellt ist, und in der Speicherstelle entsprechend der Speicheradresse zusätzlich zu momentanen Leistungswerten der den Leistungspegel angebenden Kurve Informationen darüber gespeichert sind, ob ein das Übertragungssignal der Übertragungseinrichtung zu der Antenne zuführender Schalter (207) ein- oder ausgeschaltet oder weder eingeschaltet noch ausgeschaltet ist.

2. Basisstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Informationen darüber, ob der das Übertragungssignal der Übertragungseinrichtung zu der Antenne zuführende Schalter (207) ein- oder ausgeschaltet oder weder eingeschaltet noch ausgeschaltet ist, in Form von zwei Bitstellen gespeichert ist, wobei eine Bitstelle den Zeitpunkt einstellt, zu dem der Schalter (207) ausgeschaltet ist, und der andere den Zeitpunkt einstellt, zu dem der Schalter (207) eingeschaltet ist.