DE69532757T2

DE69532757T2 - Drahtlose Breitbandbasisstation mit einem Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff-Bus, um schaltbare Verbindungen zu Modulator-/Demodulatorressourcen herzustellen L

Info

Publication number: DE69532757T2
Application number: DE69532757T
Authority: DE
Inventors: R. Ronald CARNEY; L. Terry WILLIAMS
Original assignee: AirNet Communications Corp
Current assignee: Rateze Remote Mgmt LLC
Priority date: 1994-06-01
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2015-01-28
Also published as: KR970703686A; EP0763309A1; CA2191721A1; KR100317216B1; US6011785A; JP3186062B2; ATE262766T1; CA2191721C; DE69532757D1; JPH10501382A; AU1733295A; WO1995033350A1; AU702586B2; ES2218542T3; EP0763309B9; EP0763309B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein Kommunikationsnetzwerke und insbesondere eine drahtlose Kommunikationssystem-Basisstation, bei der ein digitaler Breitbandmehrkanaltransceiver verwendet wird, in dem ein Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff-(TDM)-Bus enthalten ist, um digitale Abtastwerte einer Mehrzahl von drahtlosen Kommunikationskanälen zur Verfügung zu stellen, wobei der TDM-Bus als Crossbar-Schalter verwendet wird, um eine dynamische Zuweisung von Modulator- und Demodulator-Signalverarbeitungsressourcen zu ermöglichen.
HINTERGRUND
Die Basisstationen, die von Anbietern von derzeitigen drahtlosen Mehrkanal-Kommunikationsdiensten verwendet werden, wie zum Beispiel zelluläre Mobiltelefone (CMT – cellular mobile telephone) und persönliche Kommunikationssysteme (PCS – personal communication systems), bestimmen normalerweise Signalverarbeitungseinrichtungen für jeden einzelnen Empfängerkanal. Dies ist wahrscheinlich eine Folge der Tatsache, daß jede Basisstation dazu konfiguriert ist, Kommunikationsfähigkeiten für lediglich eine begrenzte vorbestimmte Anzahl von Kanälen in dem gesamten für den Dienstanbieter verfügbaren Frequenzspektrum zur Verfügung zu stellen.
Eine typische Basisstation kann daher. mehrere Gerätegestelle aufweisen, die mehrere Gruppen von Empfänger- und Sender-Signalverarbeitungskomponenten aufnehmen, die eine vorbestimmte Untergruppe der verfügbaren Kanäle bedienen. Beispielsweise kann bei einem zellulären System für hochentwickelte Mobiltelefondienste (AMPS – Advanced Mobile Phone Service) eine typische Basisstation eine zuvor ausgewählte Anzahl von Kanälen, wie zum Beispiel 48, von der Gesamtzahl, wie zum Beispiel 416, der für den Dienstanbieter verfügbaren Kanäle bedienen.
Bestimmte Anbieter von drahtlosen Diensten bevorzugen es jedoch, Geräte zu verwenden, die flexibler sind, und zwar sowohl bezüglich des Ortes, an dem die Geräte aufgestellt werden können, als auch bezüglich des Ausmaßes der verfügbaren Bandbreitenabdeckung, die von einem bestimmten Transceiver-Standort bereitgestellt werden kann. Dies ist insbesondere in ländlichen Gebieten der Fall, in denen die zelluläre Abdeckung entlang einer Fernstraße konzentriert sein kann, und für die die begrenzte Kapazität eines herkömmlichen Transceivers mit 48 Kanälen nicht ausreichend sein kann. Dies kann auch in anderen Fällen der Fall sein, in denen relativ große, sichere und schützende Strukturen für mehrere Gerätegestelle möglicherweise nicht verfügbar oder nicht kostendeckend sind, beispielsweise für PCS-Anwendungen.
Eine Möglichkeit, um diese Schwierigkeit zu beheben, besteht darin, einen Basisstations-Transceiver zu implementieren, und zwar unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-Analog/Digital-Wandlers (A/D) sowie von Einrichtungen, die effiziente digitale Filteralgorithmen, wie zum Beispiel schnelle Fourier-Transformation (FFT), verwenden, um die eingehende Signalenergie in mehrere der gewünschten Kanäle zu trennen. Senderseitig beinhaltet diese Basisstations-Implementierung einen inversen FFT-Verarbeitungskombinierer, der ein kombiniertes Signal ausgibt, das die Inhalte der von diesem verarbeiteten Kommunikationskanalsignale wiedergibt. Auf diese Weise können relativ kompakte, leichte, preiswerte und zuverlässige digitale integrierte Schaltungen verwendet werden, um die gesamte Kanalkapazität abzudecken, die von dem Dienstanbieter angeboten wird, statt lediglich die Untergruppe der verfügbaren Kanäle. Für eine detailliertere Beschreibung eines solchen System wird auf unser US-Patent Nr. 5 537 435 mit dem Titel "Transceiver Apparatus Employing Wideband FFT Channelizer with Output Sample Timing Adjustment and Inverse FFT Combiner for a Multichannel Communication Network" Bezug genommen.
Im Gegensatz zu Basisstationen nach dem Stand der Technik ist daher die digitale Breitbandbasisstation in der Lage, alle Kanäle zu empfangen. Obwohl dadurch bestimmte Vorteile erzielt werden, wie vorstehend beschrieben, verursacht dies auch gewisse spezielle Probleme für den Dienstanbieter.
Vielleicht am wichtigsten ist es, daß Bedarf besteht, eine variierende Anzahl von aktiven Kanälen und die erforderlichen Verbindungen in das öffentliche Telefonnetz effizient zu unterstützen.
Diese Verbindungen sollten derart hergestellt werden, daß sie die Anrufsteuerung vereinfachen. In der Tat wäre es wünschenswert, daß möglichst viele der für eine solche Basisstation erforderlichen Rufaufbau-Steuerfunktionen in größtmöglichem Ausmaß von der Basisstation selbst behandelt werden.
Indem die Netzwerk-Schnittstelle derart vereinfacht wird, wird/werden das Mobiltelefonvermittlungsamt (MTSO – mobile telephone switching office) und/oder das Mobilvermittlungszentrum (MSC – mobile switching center), über das/die die Basisstation mit dem öffentlichen Telefonnetz (PSTN – public switching telephone network) verbunden ist, möglichst weitgehend von den Details befreit, die mit dem Aufrechterhalten einer korrekten Verbindung vom PSTN zu der entfernten Teilnehmereinheit einhergehen.
Zweitens sollte die Basisstation auf effiziente Weise die verfügbaren Ressourcen verwenden, um jeden Anruf zu verarbeiten. Insbesondere werden, während der Breitbandkanalisierer die Signale in Kanäle trennt, auch einige andere Signalverarbeitungsressourcen benötigt, wie zum Beispiel Demodulatoren und Modulatoren.
Bei Verwendung des Breitband-Kopfstücks (front end) ist jeder Kanal in der für den Dienstanbieter bereitstehenden Bandbreite zu jedem Zeitpunkt verfügbar. Es ist aber für eine solche Basisstation wünschenswert, daß nur so viele der anderen Ressourcen pro Kanal aktiviert werden, wie erforderlich sind, um die vorhandene Anrufdichte zu unterstützen.
Indem die Implementierung der Rufverarbeitungsressourcen in der Basisstation so modular wie möglich ausgestaltet wird, kann die Basisstation anfänglich so konfiguriert werden, daß sie eine begrenzte Anzahl von Kanälen unterstützt. Dann, wenn die Nachfrage nach Diensten wächst, können zusätzliche Kanäle durch Hinzufügung der erforderlichen Ressourcen unterstützt werden.
In anderen Fällen muß die Basisstation im Falle einer Unterbrechung oder Erweiterung bezüglich eines Typs von Diensten rekonfigurierbar sein. Beispielsweise ist es unter Berücksichtigung des Aufkommens einiger Luftschnittstellenstandards, wie zum Beispiel Codemultiplex-Mehrfachzugriff-(CDMA)-Standards und Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff-(TDMA)-Standards für den zellulären Bereich, wünschenswert, daß eine gegebene Breitband-Basisstation in der Lage ist, jeden solchen Standard zu unterstützen, wodurch die Anzahl solcher Basisstationen, die eingesetzt werden müssen, vermindert wird. Es ist jedoch wünschenswert, daß die einer bestimmten Luftschnittstelle zugewiesenen Ressourcen, wenn sie nicht mehr benötigt werden, dann verfügbar gemacht werden können, um Signale zu verarbeiten, die unter Verwendung der anderen Luftschnittstelle formatiert sind. Das heißt, daß die Basisstation automatisch rekonfiguriert werden soll, wenn die Nachfrage nach einer oder einer anderen Art von Diensten zunimmt oder abnimmt.
US 5,289,464 beschreibt eine Zellulärtelefon-Basisstation mit einem Funkempfänger zum Empfangen von Signalen, die von einer Antenne empfangen werden. Die Signale werden durch einen Analog/Digital-Wandler konvertiert und einem Filterbankanalysator zugeführt, der gemultiplexte FM-Signale durch exponentielles Modulieren jedes Signals in ihre ursprüngliche Spektralposition demultiplext, wonach eine Tiefpaßfilterung und eine Dezimierung erfolgen. Der Filterbankanalysator erzeugt eine Vielzahl komplexer Signale, von denen jedes einem Demodulator zur Demodulation des Signals zugeführt wird, und zwar entsprechend der Art, auf die das Signal moduliert wurde.
Das Dokument von der MOBILE RADIO CONFERENCE, 13. November 1991 bis 15. November 1991, VALBONNE, FR, Seiten 161 – 168, XP000444231, Behague et al.; "Modularity and Flexibility: The Keys to Basestation System Configuration for the GSM Network", diskutiert die verschiedenen Möglichkeiten der Verteilung von Daten bei einer Basisstation, die eine Mehrzahl von Bussen aufweist, von denen jeder von einem Rahmen-Prozessor zu allen Sendern der Basisstation verläuft.
EP 0 590 412 beschreibt ein Zellulärkommunikationssystem, das eine Mehrzahl von Schmalbandsendern und Schmalbandempfängern aufweist, die mit Signalverarbeitungseinheiten unter Verwendung von digitalen Adressierungsdatenpaketen kommunizieren, wobei die Adressierungspakete dem Signal hinzugefügt werden.
Daher gibt es mehrere Schwierigkeiten bei einer digitalen Breitbandbasisstation, die zu jedwedem Zeitpunkt jedweden von vielen Kanälen in der für einen Dienstanbieter verfügbaren HF-Bandbreite verarbeiten kann.
Die Erfindung ist eine Basisstation nach Anspruch 1 und ein Breitbandbasisstations-Transceiver nach Anspruch 16.
In der bevorzugten Ausgestaltung beinhaltet der Empfängerteil der Basisstation einen digitalen Kanalisierer, der digitale Abtastwerte von mehreren drahtlosen Kanalsignalen zur Verfügung stellt, und einen Zeitmultiplex-(TDM)-Datenbus, der für eine Schaltfunktionalität zwischen den verschiedenen Kanalausgängen und anderen Basisstationsempfängerressourcen, wie z.B. digitalen Demodulatoren, sorgt.
Senderseitig sind Basisstationssignalverarbeitungsressourcen, wie zum Beispiel digitale Modulatoren, ebenfalls über den TDM-Bus mit einem digitalen Mehrkanal-Kombinierer verbunden. Damit wird die gleiche Flexibilität bei der Schaltfunktionalität zwischen den Sendersignalverarbeitungsressourcen und den Senderkanaleingängen erreicht.
Insbesondere beinhaltet der Breitbandbasisstations-Transceiver eine Empfangsantenne sowie einen oder mehrere digitale Tuner, die digitale Breitbandsignalenergie für einen digitalen Kanalisierer zur Verfügung stellen. Der digitale Kanalisierer wiederum erzeugt eine Mehrzahl von Kanalsignalen, wobei jedes Kanalsignal die Signalenergie in einem der Radiofrequenzkanäle darstellt. Die Kanalsignale bestehen jeweils aus einer Folgedigitaler Abtastwerte.
Die digitalen Abtastwerte jedes Kanalsignals werden ihrerseits mit einem Zeitmultiplex-(TDM)-Bus verbunden. Eine Basisstationssteuerung gewährt jedem Kanalsignal in einem vorbestimmten Zeitschlitz in einer vorbestimmten Reihenfolge Zugriff auf den TDM-Bus (TDM = time division multiplex).
Die Abtastwerte der digitalen Kanalsignale werden dann zu einer verfügbaren der zugehörigen Empfängerressourcen geleitet, wie zum Beispiel einem Demodulator. Die Demodulatoren, normalerweise in einem digitalen Signalprozessor (DSP) implementiert, werden dann über eine ausgehende Landleitung, wie zum Beispiel eine T1-Leitung, zu einem Telefonvermittlungsamt (MTSO) oder einem Mobilvermittlungszentrum (MSC) zur weiteren Verbindung in das PSTN geleitet.
Als ein Ergebnis der Schaltfunktionalität, die durch den TDM-Bus bereitgestellt wird, ist die Basisstationssteuerung somit in der Lage, Empfängerressourcen dynamisch irgendeinem Kanal zuzuweisen, und zwar zu dem Zeitpunkt, zu dem der Kanal aktiv wird.
Die Erfindung bietet auch andere Vorteile.
Beispielsweise ermöglicht es die Erfindung, daß verschiedene Schnittstellenstandards, auch wenn diese verschiedene Kanalbandbreiten haben, von der gleichen Basisstation bedient werden. Beispielsweise kann die Basisstation auf effiziente Weise sowohl Codemultiplex-Mehrfachzugriff-(CDMA)-Signale als auch Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff-(TDMA)-Signale zur gleichen Zeit bedienen. In einer solchen Anordnung gibt es zumindest zwei digitale Kanalisierer, wobei einer zuge wiesen ist, um die eingehende HF-Energie in die für TDMA erforderlichen Kanalbandbreiten zu trennen, und der andere Kanalisierer dazu bestimmt ist, die Energie in die für CDMA erforderlichen Bandbreiten zu trennen. Wenn die Kanäle aktiviert werden, werden sie von dem Pool von Demodulatorressourcen bedient, indem die korrekte Anzahl zusätzlicher Zeitschlitze zugewiesen wird, um jeden Standard zu bedienen.
Wenn beispielsweise eine Breitband-CDMA-Mobileinheit ausgeschaltet wird ("off line" geht), dann können die Zeitschlitze, weil die Modulatoren und Demodulatoren somit freigegeben werden, zur Verarbeitung von TDMA-Signalen zugewiesen werden. Dies führt zu einer automatischen Umverteilung von Basisstationsressourcen je nach Bedarf zu einem Signalisierungsstandard oder zu einem anderen, und zwar ohne Einwirkung eines MTSO, MSC oder des Dienstanbieters in irgendeiner Weise.
Eine solche Systemarchitektur ist auch skalierbar in dem Sinne, daß zusätzliche DSP-Prozessoren hinzugefügt werden können, um zusätzliche Kanäle zu unterstützen, wenn der Verkehr zunimmt, ohne daß die HF-Kopfkonfiguration (RF front configuration) geändert werden muß. Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem jede Basisstation eine feste Kanalzuweisung hat, und bei dem zum Hinzufügen von Kapazität zusätzliche Schmalbandempfänger und Schmalbandsender hinzugefügt werden müssen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum besseren Verständnis der Vorteile, die durch die Erfindung erreicht werden, wird auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
1 ein Blockdiagramm einer digitalen Breitbandbasisstation ist, die von einem Zeitmultiplex-(TDM)-Bus gemäß der Erfindung Gebrauch macht;
2 ein detaillierteres Blockdiagramm ist, das adressierbare Bus-Treiber und Bus-Empfänger zeigt, die Zugriff auf den TDM-Bus ermöglichen;
3 eine detaillierte Darstellung eines adressierbaren Bus-Treibers ist, der einen Dualport-Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DP-RAM) verwendet;
4 eine detaillierte Darstellung eines adressierbaren Bus-Treibers ist, der einen First-In-First-Out-Speicher (FIFO) verwendet;
5 eine detaillierte Darstellung eines adressierbaren Bus-Empfängers ist, der einen FIFO verwendet;
6 eine detaillierte Darstellung eines adressierbaren Bus-Senders ist, der einen FIFO verwendet;
7 eine Folge von Operationen ist, die durch einen Basisstations-Steuerprozessor beim Verbindungsaufbau durchgeführt werden; und
8 eine alternative Ausgestaltung der Erfindung ist, die von mehreren Tunern und Kanalisierern Verwendung macht, um mehrere Luftschnittstellen-Standards zu unterstützen, wobei von den Basisstationsressourcen maximaler Gebrauch gemacht wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist ein Blockdiagramm einer drahtlosen digitalen Breitbandbasisstation 10 gemäß der Erfindung. In Kürze umfaßt die Basisstation 10 eine Empfangsantenne 11, einen oder mehrere digitale Breitband-Tuner 12, einen oder mehrere digitale Kanalisierer 14, einen Zeitmultiplex-(TDM)-Bus 16, einen Steuer-Bus 17, eine Mehrzahl digitaler Signalprozessoren (DSP), von denen eine erste Untergruppe so programmiert ist, daß sie als Demodulatoren 18-1-1, 18-1-2,..., 18-1-P arbeiten (zusammenfassend, Demodulatoren 18-1 ), von denen eine zweite Untergruppe so programmiert ist, daß sie als Modulatoren 18-2-1, 18-2-2,..., 18-2-Q arbeiten, und von denen eine dritte Untergruppe 18-u derzeit in einem Ruhezustand ist, einen Transportsignal-(T1)-Kodierer 20, einen T1-Dekodierer 22, einen oder mehrere digitale Kombinierer 24, einen oder mehrere digitale Breitbanderreger 26, einen Leistungsverstärker 28, eine Sendeantenne 29, einen Basisstationssteuerprozessor (Steuerung) 30 und einen TDM-Synchronisationstaktgenerator 32.
Insbesondere tauscht die Basisstation Radio- oder Hochfrequenzsignale (HF) mit einer Anzahl von Mobilteilnehmerendgeräten (Mobileinheiten) 40a, 40b aus. Die HF-Trägersignale werden mit Stimm- und/oder Datensignalen (Kanalsignalen) moduliert, die durch die Basisstation 10 mit den öffentlichen Telefonnetz (PSTN) gekoppelt werden sollen. Die jeweils verwendete Modulation kann einer aus einer Anzahl verschiedener Funk-(Luftschnittstellen)-Standards sein, wie z.B. der allgemein bekannte Advanced Mobile Phone Service (AMPS), Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA – time division multiple access) wie zum Beispiel IS-54B, Codemultiplex-Mehrfachzugriff (CDMA – Code division multiple access) wie zum Beispiel IS-95, Frequenzsprung-Standards wie zum Beispiel der europäische Groupe-Speciale- Mobile-Standard (GSM), auch bekannt als "Global System for Mobile Communications", persönliche Kommunikationsnetz-Standards (PCN – personal communication network), und ähnliche. In der Tat kann die Basisstation 10 in einer Weise, die nachfolgend beschrieben werden wird, sogar so konfiguriert sein, daß sie gleichzeitig HF-Signale verarbeitet, die gemäß mehr als einer solcher Luftschnittstellen formatiert sind, und zwar zur gleichen Zeit.
Empfängerseitig (d.h., bezüglich der Basisstation 10) werden die HF-modulierten Signale zuerst von der Empfangsantenne 11 empfangen und zu dem digitalen Breitband-Tuner 12 weitergeleitet. Der digitale Tuner 12 führt eine Abwärtskonvertierung des von der Antenne empfangenen HF-Signals zu einer Zwischenfrequenz (ZF) durch und führt dann eine Analog/Digital-Konvertierung (A/D) durch, um ein digitales zusammengesetztes Signal 13 zu erzeugen.
Der digitale Tuner 12 ist ein Breitbandtuner in dem Sinne, daß er einen wesentlichen Bereich der Bandbreite abdeckt, die für den Funkdienstanbieter, der die Basisstation 10 betreibt, verfügbar ist. Wenn beispielsweise die Luftschnittstelle, die durch die Basisstation 10 implementiert ist, IS-54B ist, dann kann der digitale Breitbandtuner eine Bandbreite von 12,5 Megahertz (MHz) im Bereich 800 – 900 MHz, die 416 Empfangs- und Sendekanalsignale enthält, jedes mit einer Bandbreite von etwa 30 Kilohertz (kHz), abwärtskonvertieren.
Der digitale Kanalisierer 14 implementiert eine Kanalbank, um das abwärtskonvertierte digitale zusammengesetzte Signal 13 in eine Mehrzahl N von digitalen Kanalsignalen 15 zu trennen.
Dieses digitale abgetastete Signal wird dann weiter gefiltert, um es in individuelle 30-kHz-Kanalsignale zu trennen. Der digitale Kanalisierer 14 kann somit als eine Bank von digitalen Filtern betrachtet werden, wobei jeder Filter eine Bandbreite von 30 kHz hat. Der digitale Kanalisierer 14 kann die Filterbank implementieren, und zwar unter Verwendung von irgendwelchen von mehreren verschiedenen Filterstrukturen, und keine bestimmte digitale Filterstruktur ist für die Funktion der Erfindung kritisch.
Jedoch beschreibt unsere anhängige US-Patentanmeldung mit dem Titel "Transceiver Apparatus Employing Wideband FFT Channelizer with Output Sample Timing Adjustment and Inverse FFT Combiner for a Multichannel Communication Network", angemeldet am B. April 1994 und übertragen auf den Inhaber dieser Anmeldung, Overture Systems, Inc., verschiedene bestimmte Ausführungsbeispiele des digitalen Tuners 12 und des digitalen Kanalisierers 14 im Detail.
Auf jeden Fall werden durch den Kanalisierer 14N individuelle digitale Kanalsignale 15 bereitgestellt, wobei jeder der N Ausgänge Informationen in einem der Hochfrequenzkanäle darstellt, die von der Mobileinheit 40 stammen. Üblicherweise wird eine Hälfte der Kanäle verwendet, um Signale zu senden, und die andere Hälfte wird zum Empfangen von Signalen verwendet. Daher ist in dem beschriebenen IS-54B- Beispiel N gleich 208, und daher gibt es 208 Empfangskanäle und 208 Sendekanäle, die durch die Basisstation 10 implementiert sind.
Diese N digitalen Kanalsignale werden dann über den Zeitmultiplex-(TDM)-Bus 16 an eine Mehrzahl von digitalen Signalprozessoren (DSPs) 18-1-1, 18-1-2,..., 18-1-P (zusammenfassend, Demodulator-DSP 18-1) geleitet. In einer Weise, die in Kürze genauer verständlich werden wird, arbeitet der TDM-Bus 16 als Zeitmultiplex-Crossbar-Schalter. Das heißt, daß jedes beliebige der N digitalen Kanalsignale 15 über den TDM-Bus 16 mit einem der Demodulatoren DSPs 18-1 gekoppelt werden kann.
Die DSPs 18-1 sind jeweils so programmiert, daß sie die durch den Luftschnittstellen-Standard definierte Modulation auf jedem Kanalsignal 15 entfernen. Es gibt normalerweise keine Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen der Anzahl von DSPs 18-1 und der Anzahl von Kanalsignalen N, die durch den Kanalisierer 14 zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise können die DSPs jeweils eine Anzahl, zum Beispiel 24, von digitalen Kanalsignalen 15 gleichzeitig verarbeiten.
Die Basisstationssteuerung 30, die den VME-Bus und den TDM-Synchronisationstaktgenerator 32 verwendet, verwaltet den Zugriff von einzelnen digitalen Kanalsignalen 15 auf den TDM-Bus 16 in einer Weise, die in Kürze beschrieben wird.
Die Ausgaben der digitalen Signalprozessoren 18-1, die demodulierte Audio- oder Daten-Signale darstellen, werden dann über den VME-Bus 17 zu dem Kodierer 20 geleitet. Der VME-Bus 17 ist ein allgemein bekannter Industriestandardbus mit relativ hoher Frequenz, um digitale Prozessoren und Komponenten miteinander zu verbinden.
Der Kodierer 20 formatiert seinerseits die demodulierten Signale neu, wie es für die Übertragung zu einem lokalen Mobiltelefonvermittlungsamt (MTSO) erforderlich ist. Die demodulierten Signale können gemäß einem von einer Anzahl von bekannten Zeitmultiplex-Telefonsignaltransportprotokollen umformatiert werden, wie zum Beispiel der sogenannten T1-Überbrückung (T1 span) (oder E1). Die T1-Signale werden dann durch das MTSO in bekannter Weise verarbeitet, um schließlich einen Telefonanruf von einer Teilnehmereinheit 40 zu einem gewünschten Ziel durchzuführen, wie zum Beispiel zu einem anderen Telefonteilnehmer, der mit dem öffentlichen Telefonnetz (PSTN) verbunden ist.
Da jede T1-Überbrückung (T1 span) eine begrenzte Kapazität hat, kann mehr als ein T1-Signal erforderlich sein, um alle Kanäle aufzunehmen, die von der Basisstation 10 bedient werden. Im diskutierten Beispiel kann jedes T1-Signal so formatiert sein, daß es bis zu 96 bandbreitenkomprimierte IS-54B-Signale an den MTSO überträgt, und zwar unter der Annahme, daß die demodulierten Signale komprimierte Audiosignale bleiben. Daher bauchen lediglich 5 T1-Leitungen verwendet zu werden, um alle die 416 Sende- und Empfangskanäle zu übertragen. Wenn nicht alle der Kanäle belegt sind, werden so viele der T1-Leitungsressourcen wie nötig mit dem MTSO verbunden, und zwar in einer Weise, die bald verständlich werden wird.
Mit anderen Worten können die demodulierten Signale, die von den DSPs 18-1 ausgegeben werden, jeweils Signale mit geringer Signalisierungsrate (sub-rate signals) sein (z.B. Sub-DSO-Frequenzsignale), die über den Luftschnittstellen-Standard hinaus noch zusätzliche Codierung enthalten, wie sie zum Beispiel durch ein Bandbreitenkomprimierungsschema, das nicht von der Basisstation 10 entfernt wird, eingebracht wird. Um die erforderliche Anzahl von Zeitschlitzen, die von den T1-Signalen verwendet werden, zu minimieren, kann eine solche Komprimierung vielmehr beim MTSO entfernt werden.
Der senderseitige Signalstrom der Basisstation 10 ist analog. Signale werden von dem MTSO empfangen und zu dem T1-Decoder 22 geleitet, der die T1-Formatierung entfernt.
Die unformatierten T1-Signale werden dann über den Bus 17 mit den DSPs 18 gekoppelt. Eine Untergruppe von DSPs 18-2-1, 18-2-2,..., 18-2-Q (zusammenfassend, Modulatoren 18-2) modulieren dann diese Signale und stellen sie für den TDM-Bus 16 zur Verfügung. Schließlich werden diese dann mit einem der N digitalen Kanalsignale 23, die dem Kombinierer 24 zugeführt werden, gekoppelt. Wie bei der Empfangsrichtung erlaubt es der TDM-Bus 16, weil er ein Crossbar-Schalter ist, irgendeinen der Modulator-DSPs 18-2 mit irgendeinem der Kanalsignaleingänge 23 zu koppeln.
Obwohl jeder Modulator DSP 18-2 normalerweise mehrere Kanalsignale verarbeitet, ist jedes dieser Kanalsignale, das von dem Modulator DSP 18-2-erzeugt wird, normalerweise einem oder mehreren eindeutigen Zeitschlitzen auf dem TDM-Bus 16 zugewiesen, wobei somit keine zwei Kanalsignale den gleichen Zeitschlitz belegen. Auf ähnliche Weise belegen empfängerseitig keine zwei Kanalsignale jemals den gleichen Zeitschlitz auf dem TDM-Bus 16.
Andere DSPs 18-u können zu einem bestimmten Zeitpunkt ungenutzt sein. Jedoch verbleiben diese ungenutzten DSPs als verfügbare Ressource für die Basisstation 10, falls eine neue Mobileinheit 40 einen Zugriff anfordert. Die Art und Weise, in der DSPs zum Zeitpunkt des Rufaufbaus zugewiesen werden, wird nachfolgend detailliert beschrieben.
Der digitale Kombinierer 24 kombiniert die TDM-Bus-Ausgänge, um ein digitales zusammengesetztes ZF-Signal 25 zu erzeugen, das die zu übertragenden N Kanäle darstellt. Der digitale Kombinierer 24 leitet dann dieses kombinierte Signal zu einem digitalen Erreger 26, der ein HF-Signal 27 erzeugt. Dieses HF-Signal 27 wird dann durch den Leistungsverstärker 28 verstärkt und zur Sendeantenne 29 geleitet.
Eine detailliertere Beschreibung des digitalen Kombinierers 24 und des digitalen Breitbanderregers 26 ist in der oben genannten anhängigen Patentanmeldung enthalten.
Für jeden Rufaufbau muß der Basisstationssteuerprozessor 32 bestimmte Steuerinformationen mit dem MTSO austauschen. Wenn beispielsweise eine Mobileinheit 40 einen Anruf durchführen möchte, dann gibt die Mobileinheit 40 dies durch Über tragung auf einem oder mehreren Steuersignalkanälen an. Diese Steuersignale können auf eine von mehreren Arten ausgetauscht werden. Wie gezeigt ist, können die Steuersignale In-Band-Signale oder Out-of-Band-Signale sein, die sich in einem oder mehreren der Kanalsignale befinden, die von dem Kanalisierer 14 ausgegeben oder dem Kombinierer 24 zugeführt werden. Alternativ kann ein separater Steuersignal-Transceiver 35 verwendet werden, um solche Steuersignale zu empfangen und zu senden.
In jedem Fall leitet die Basisstation 10 die Anforderungen für den Zugriff durch die Mobileinheit 40 an das MTSO, um die Verbindung zwischen den Endgeräten aufzubauen. Wenn die Basisstation von dem MTSO eine Anzeige empfängt, daß die Verbindung an dem entfernten Endgerät aufgebaut werden kann, führt die Basisstation 10 dann eine Anzahl von Schritten durch, um sicherzustellen, daß dann ein geeigneter Datenpfad durch den TDM-Bus freigegeben wird, um die Kommunikation zwischen der neu aktivierten Mobileinheit 40 und dem MTSO zu unterstützen.
Beispielsweise gibt das MTSO normalerweise ein Paar T1-Überbrückungs-Leitungs- und T1-Zeitschlitz-Identifikatoren zurück. Diese informieren die Basisstationssteuerung 30, auf welche ausgehende T1-Leitung und in welchen Zeitschlitz das empfangene Signal gegeben werden soll, und auf welcher eingehenden T1-Leitung und auf welchem Zeitschlitz der Erhalt des Sendesignals für die Mobileinheit 40 erwartet werden kann.
Bevor dieser Vorgang des Rufaufbaus im Detail erläutert werden wird, wird die Funktion des TDM-Bus 16 ein wenig genauer beschrieben. Wie in 2 gezeigt, besteht der digitale Kanalisierer 14 aus einem konvolutiven digitalen Filter 140, einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) 142 sowie einem TDM-Dualport-(DP)-Treiber 144.
Die Funktion des konvolutiven Filters 140 und der FFT 142 sind für die vorliegende Erfindung nicht kritisch und werden in der anhängigen Anmeldung erläutert. Es ist hier ausreichend, anzugeben, daß der konvolutive Filter 140 und die FFT 142 von Mehrfachraten-Digitalsignalverarbeitungstechniken Gebrauch machen, wie zum Beispiel Überlappung und Hinzufügung oder Polyphase, um eine digitale Filterbank effizient zu implementieren, indem erstens Abtastwerte des herunterkonvertierten Signals 13 gruppiert und mit einer Gewichtungsfunktion multipliziert werden und dann zweitens diese zur Umwandlung in die N einzelnen Kanalsignale an die FFT 142 weitergeleitet werden.
Ein beispielhafter DSP-Demodulator 18-1-1 und DSP-Modulator 18-2-1 sind ebenfalls in 2 gezeigt. Der Demodulator-DSP 18-1-1 enthält einen TDM First-In-First-Out-(FIFO)-Treiber 180-1, einen TDM-FIFO-Empfänger 182-1, eine zentrale DSP-Verarbeitungseinheit 184-1 und einen Programmspeicher 186-1. Auf ähnliche Weise enthält der Modulator-DSP 18-2-1 einen TDM-FIFO-Treiber 180-2, einen TDM-FIFO-Empfänger 182-2, eine zentrale DSP-Verarbeitungseinheit 184-2 und einen Programmspeicher 186-2.
In der Tat können sich die Modulator- und Demodulator-DSPs die gleiche Hardware-Architektur teilen, wobei der einzige Unterschied in dem Programm liegt, das in dem Programmspeicher 186 aktiviert ist, welches seinerseits steuern kann, ob die TDM-Empfängerhardware oder die TDM-Treiberhardware freigeschaltet wird.
Somit ist in dem DSP-Demodulator 18-1-1 lediglich der TDM-Empfänger 182 aktiviert (wie durch die gestrichelten Linien um den Treiber 180-1 herum angegeben), da der Demodulator 18-1-1 lediglich Daten von dem TDM-Bus 16 empfängt. Auf ähnliche Weise ist lediglich der TDM-Treiber 180-2 in dem DSP-Modulator 18-2-1 aktiviert, da er lediglich Daten an den TDM-Bus 16 überträgt.
Senderseitig besteht der digitale Kombinierer 24 aus einem TDM-Dualport-(DP)-Empfänger 244, einer inversen FFT 242 und einem digitalen dekonvolutiven Filter 240. In einer Weise, die nachfolgend beschrieben wird, liest der TDM-DP-Empfänger 244 jeden der Daten-Abtastwerte in dem jeweils zugewiesenen Zeitschlitz von dem TDM-Bus 16 und führt die Abtastwerte der inversen FFT 242 in der geforderten Reihenfolge zu.
Die Abtastwerte werden dann durch die inverse FFT 242 und den dekonvolutiven Filter 240 verarbeitet, um das digitale zusammengesetzte Signal 25 zur Verfügung zu stellen (1). Auch hier sind weitere Details der Funktion der inversen FFT 242 und des dekonvolutiven Filters 240 nicht erforderlich, und sie sind in der anhängigen Patentanmeldung diskutiert, falls der Leser interessiert sein sollte.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf den Kanalisierer 14 gerichtet, wobei eine detaillierte Darstellung des TDM-DP-Treibers 144 in 3 gezeigt ist. Kurz gesagt, arbeitet dieser so, daß die ausgegebenen Abtastwerte von der FFT 142 während der korrekten Zeitschlitze auf den TDM-Bus 16 gegeben werden. Um die Implementierung des TDM-Bus 16 zu vereinfachen, sind diese Zeitschlitze fest bestimmten Kanälen zugewiesen (wie zum Beispiel in aufsteigender Reihenfolge von Frequenz und Zeitschlitznummer). Daher erscheint ein Abtastwert eines vorgegebenen Kanalsignals k von den N Kanalsignalen immer in einem bestimmten Zeitschlitz k, wenn er aktiv ist.
Der DP-Treiber 144 besteht aus einem TDM-Schlitzzähler 200, einem ersten Dualport-Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DP-RAM), der als Aktivierungs-DP-RAM 202 bezeichnet wird, einem zweiten DP-RAM, das als Daten-DP-RAM 204 bezeichnet wird, und einem Treiber 208 mit einem Aktivierungseingang EN.
Wie üblich, hat jedes der DP-RAMs zwei separate Adreß- und Datenanschlüsse zum Lesen und Schreiben von Daten, nämlich Eingangsadressen- und -datenanschlüsse AI und DI, sowie Ausgangsadressen- und -datenanschlüsse AO und DO.
Beim Betrieb empfängt der TDM-Schlitzzähler 200 ein Paar Signale, die von der TDM-Synchronisationsschaltung 32 (1) erzeugt werden. Das erste Signal, TDM CLK, ist ein digitales Taktsignal, das die Taktperioden oder Zeitschlitze auf dem TDM-Bus 16 angibt. Das zweite Signal ist ein TDM-Rahmensynchronisationssignal (TDM-FRAME-SYNC-Signal), das angibt, wenn auf dem TDM-Bus 16 ein neuer Rahmen startet.
Der TDM-Schlitzzähler 200, der ein üblicher digitaler Zähler ist, empfängt das TDM-FRAME-SYNC-Signal an einem Rücksetz-Eingang R, und das TDM-CLK-Signal an dem Takteingang (bezeichnet durch ein Dreieckssymbol in den Figuren). Daher verfolgt der TDM-Schlitzzähler 200 laufend, welcher der aufeinanderfolgend numerierten Schlitze auf dem TDM-Bus 16 derzeit aktiv ist.
Das Aktivierungs-RAM 202 erzeugt ein Aktivierungssignal 203, das angibt, wann der TDM-DP-Treiber 144 Daten auf den TDM-Bus 16 geben kann. In die AI- und DI-Eingänge des Aktivierungs-DP-RAM 202 wird normalerweise durch die Basisstationssteuerung 30 während des Vorgangs eines neuen Rufaufbaus geschrieben. Insbesondere, wie in der Tabelle gezeigt, die die Inhalte des Aktivierungs-DP-RAM 202 darstellt, ist je eine Position in dem RAM jedem Zeitschlitz auf dem TDM-Bus 16 zugewiesen (wenn z.B. der TDM-Bus 512 Zeitschlitze enthält, dann hat das RAM 202 512 Positionen).
Eine logische "0" in der zugehörigen Position des Aktivierungs-DP-RAM 202 gibt an, daß der TDM-Treiber in dem Zeitschlitz nicht aktiv ist, d.h., zu diesem Zeitpunkt dürfen keine Daten geschrieben werden. Eine logische "1" in der zugehörigen Position gibt an, daß der Zeitschlitz diesem bestimmten TDM-Treiber 144 zugewiesen ist.
Um somit eine Verbindung über den TDM-Bus 16 zu aktivieren, besteht ein Schritt für die Basisstationssteuerung 30 darin, über den VME-Bus 17 eine logische "1" in diejenige Position "x" des DP-RAM 202 zu schreiben, die mit dem neu aktivierten digitalen Kanalsignal "x" in Beziehung steht. In dem gezeigten Beispiel wurde eine "1" in die Positionen "27" und "30" geschrieben, wodurch angegeben wird, daß dieser bestimmte TDM-Treiber 144 nun in den Zeitschlitz-Nummern 27 und 30 aktiv ist.
Das Daten-DP-RAM 204 wirkt als Puffer und schreibt die digitalen Kanalsignal-Abtastwerte, die durch die FFT ausgegeben werden, in den DI-Eingang des Daten-DP-RAM 204. Das DP-RAM 204 speichert dann die Daten-Abtastwerte, bis sie durch den TDM-Schlitzzähler ausgangsseitig adressiert werden.
Ein Daten-Dualport-(DP)-RAM 204 dient als Puffer in dem Fall der Verarbeitung der FFT-Ausgabe. Der Grund dafür ist, daß die Abtastwerte, obwohl sie nicht in Bursts oder Rahmen eintreffen, durch die FFT 142 nicht notwendigerweise in der gleichen Reihenfolge zur Verfügung gestellt werden, in der sie auf den TDM-Bus 16 ausgegeben werden müssen. Dies ist ein besonderes Phänomen zumindest eines der verwendeten Algorithmen des Kanalisierers. Daher wird eine Adresse, die mit jedem ausgegebenen Abtastwert der FFT in Beziehung steht, verwendet, um zu bestimmen, an welche Position jeder Abtastwert in das Daten-DP-RAM 204 geschrieben wird.
Jedoch befinden sich die Eingangsdaten bereits in der korrekten Reihenfolge für den TDM-FIFO-Treiber 180-2, der von dem DSP-Modulator verwendet wird. Ein solcher TDM-Treiber 180-2 kann somit einen First-In-First-Out-(FIFO)-Speicher 210 statt eines Daten-DP-RAM verwenden. Wie in 4 gezeigt, sind die Konfiguration und die Funktion eines solchen TDM-FIFO-Treibers 180-2 in gewisser Hinsicht ähnlich zu dem DP-Treiber 144.
Insbesondere funktionieren der TDM-Schlitzzähler 200, das Aktivierungs-DP-RAM 202 und der Treiber 208 in der gleichen Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel von 3. Der einzige Unterschied besteht in der Verbindung der Taktsignale mit dem FIFO 210. Eingangsseitig wird ein Taktsignal durch eine Datenquelle (z.B. den DSP-Prozessor 184-2) zur Verfügung gestellt, um zu bewirken, daß Daten in den FIFO gespeichert werden. Das Signal von dem Aktivierungs-DP-RAM 202 wird verwendet, um den FIFO-Ausgang DO zu takten.
Eine detaillierte Darstellung des TDM-FIFO-Empfängers 140-2 ist in 5 gezeigt. Er enthält einen TDM-Schlitzzähler 200, ein Aktivierungs-DP-RAM 202, einen Bus-Empfänger 212 und einen FIFO 214. Der TDM-Schlitzzähler 200 und das Aktivierungs-DP-RAM 202 arbeiten wie beim TDM-FIFO-Treiber 180-1, der in 4 gezeigt ist, um zu identifizieren, wann der Empfänger 212 aktiv sein soll. Der FIFO 214 ist mit dem Ausgang des Empfängers 212 verbunden, wobei dessen Eingangsanschluß mit dem Ausgang des Aktivierungs-DP-RAM 202 verbunden ist. Die Aus gangsseite des FIFO wird so getaktet, wie dies beim Bestimmungsort für die Daten (wie zum Beispiel dem DSP-Prozessor 184-1 in 2) benötigt wird.
Der TDM-DP-Empfänger 244 ist detailliert in 6 gezeigt. Wie jeder der anderen Treiber/Empfänger enthält er einen TDM-Schlitzzähler 200 und ein Aktivierungs-DP-RAM 202. Er enthält ein Daten-DP-RAM 220, das ähnlich wie das Daten-DP-RAM in dem TDM-DP-Treiber 144 (3) und dem Bus-Empfänger 218 funktioniert.
Mit diesem Hintergrund im Gedächtnis können nun die Details, wie der Basisstationssteuerprozessor 30 den Schaltbetrieb des TDM-Bus 16 bewirkt, besser verstanden werden.
7 ist ein Flußdiagramm dieser Funktionen. Diese Abfolge von Schritten wird begonnen (Schritt 300), wenn die Basisstationssteuerung 30 Steuersignale von der Mobileinheit 40 (1) empfängt, wodurch angegeben wird, daß die Mobileinheit Zugriff auf das PSTN haben möchte. Die Steuerung 30 bestimmt dann, ob eine freie Sende- und Empfangsfrequenz (Schritt 302) unter den N Kanälen verfügbar ist.
Verfügbare Modulator-DSP- und Demodulator-DSP-Ressourcen werden dann identifiziert (Schritt 303), und zwar durch Untersuchung einer Liste 33 von freien DSP-Ressourcen, die in einem Speicherbereich 31 der Basisstationssteuerung 30 gespeichert ist (1). Die Liste 33 wird durch Entfernen der beiden DSPs aktualisiert, sobald diese zugewiesen worden sind.
Ein Zugriff auf einen MTSO-T1-Kanal (z.B. Zugriff auf einen oder mehrere T1-Zeitschlitze, wie bei einer bestimmten T1-Überbrückungsleitung erforderlich) wird dann von dem MTSO durch Ausgabe eines entsprechenden MTSO-Steuersignals angefordert (Schritt 304). Das MTSO liefert dann T1-Überbrückungsleitungs- und Zeitschlitz-Identifikatoren zurück, die für die Sende- und Empfangskanäle für diese Verbindung verwendet werden.
Im nächsten Schritt (306) wird die zugehörige Ziel- und Quelleninformation in die diversen TDM-Bus-Treiber und -Empfänger geschrieben.
Bei Vorgabe eines Empfangskanal-Identifikators wird somit insbesondere ein Empfangskanalsignal-Zeitschlitz auf dem TDM-Bus angegeben. Die zugehörige Position des Aktivierungs-DP-RAM 202 in dem TDM-DP-Treiber 144, die mit diesem Zeitschlitz in Beziehung steht, wird dann auf eine logische "1" gesetzt, und zwar auf die vorstehend beschriebene Weise.
Als nächstes wird ferner eine logische "1" in das Aktivierungs-DP-RAM in dem TDM-Empfänger 182-1 geschrieben, der mit dem als verfügbare Ressource identifizierten DSP-Demodulator 18-1 in Beziehung steht. Wenn die Bandbreite pro Kanal größer ist als die, die von einem einzigen Zeitschlitz unterstützt werden kann, dann wird eine ausreichende Anzahl von logischen "1" in die entsprechenden Positionen geschrieben.
Wenn nun ein Sendekanal-Identifikator vorgegeben ist, dann wird der freie DSP-Modulator 18-2 aktiviert (Schritt 306), um den TDM-Bus 16 zu aktivieren, indem eine logische "1" in das Aktivierungs-DP-RAM des mit dem verfügbaren DSP-Modulator 18-2 verbundenen TDM-Treibers 180-2 geschrieben wird. Um die Verbindung zu vervollständigen, wird auch eine logische "1" in die Position des TDM-DP-Empfängers 244 geschrieben, der mit dem identifizierten Sendekanal in Beziehung steht.
Schließlich (Schritt 308) gibt die Basisstationssteuerung 30 Steuersignale an die Mobileinheit 40 und das MTSO aus, um anzugeben, daß die Verbindung hergestellt wurde.
Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft zur Implementierung einer Basisstation 10 verwendet werden, die gleichzeitig Mobileinheiten 40 bedient, welche verschiedene Luftschnittstellen-Standards verwenden. Das heißt, daß die Basisstation 10 gleichzeitig Signale von einer ersten Mobileinheit 40a, die TDMA-(IS-54B)-Signalisierung verwendet, wie auch von einer zweiten Mobileinheit 40b, die CDMA-(IS-95)-Signalisierung verwendet, verarbeiten kann.
Wie in 8 gezeigt, weist die Basisstation 10, um diese Implementierung zu unterstützen, ein Paar digitale Breitband-Tuner 12-1, 12-2 auf. Der erste digitale Tuner 12-1 konvertiert eine Bandbreite, wie zum Beispiel 5 MHz, von einer durch TDMA-Signale belegten HF-Bandbreite herunter. Ein zweiter digitaler Tuner-Teil 12-2 konvertiert eine durch CDMA-Signale belegte Bandbreite, wie zum Beispiel 7,5 MHz, herunter.
Danach leiten die Tuner 12-1, 12-2 die abwärtskonvertierten Signale zu den jeweiligen Kanalisierern 14-1, 14-2. Der TDMA-Kanalisierer 14-1 ist so konfiguriert, daß er das empfangene Signal in die durch IS-54B spezifizierten Kanäle mit 30 kHz Bandbreite trennt. Auf ähnliche Weise ist der CDMA-IS-95-Kanalisierer 14-2 so konfiguriert, so daß er 1,25-MHz-Kanäle zur Verfügung stellt, wie durch diesen Standard spezifiziert.
Die Modulatoren und Demodulatoren werden dann gemäß der Luftschnittstellen-Modulation gruppiert, mit der sie arbeiten müssen. Beispielsweise wird zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt eine bestimmte Anzahl von DSPs 18-1-T zugewiesen worden sein, um als Demodulatoren für die TDMA-Kanäle zu arbeiten, die durch den TDMA-Kanalisierer 14-1 bereitgestellt werden. Ein anderer Satz von DSP-Prozessoren 18-1-C dient als Demodulatoren für die CDMA-Kanäle, die durch den CDMA-Kanalisierer 14-2 zur Verfügung gestellt werden. Die aktiven Modulator-DSPs werden auf ähnliche Weise zugewiesen.
Wenn daher angenommen wird, daß jeder der DSPs 18 konfiguriert werden kann, um entweder ein TDMA-Modulations/Demodulations-Programm oder ein CDMA-Modulations/Demodulations-Programm auszuführen, indem einfach auf den zutreffenden Programmspeicher zugegriffen wird, dann werden die verfügbaren DSP-Ressourcen nur zugewiesen, wenn sie benötigt werden.
Mit anderen Worten werden die DSPs (und zugehörige T1-Verbindungen für diesen Vorgang) gemäß der Benutzeranforderung automatisch zugewiesen, und zwar ohne Eingriff durch den Dienstanbieter. Wenn beispielsweise mehr Kunden auf die Verwendung von CDMA übergehen, dann werden automatisch zusätzliche CDMA-Kanäle verfügbar gemacht und durch die DSPs verarbeitet, und zwar zu Lasten der nicht benutzten TDMA-Kanäle.
Eine Anzahl von Vorteilen kann nun für eine Basisstation 10 gesehen werden, die gemäß der Erfindung ausgestaltet ist. Dadurch, daß der TDM-Bus 16 zwischen dem Ausgang des digitalen Breitband-Kanalisierers 14 und den Demodulator-DSPs 18-1 angeordnet ist, brauchen die Demodulator-DSPs 18-1 nur zugewiesen zu werden, wenn sie benötigt werden. Auf ähnliche Weise werden die Modulator-DSPs 18-2 je nach Bedarf zugewiesen, weil der TDM-Bus 16 auch zwischen diesen und dem digitalen Kombinierer 24 angeordnet ist.
Wenn daher erwartet wird, daß die Basisstation 10 lediglich eine kleine Anzahl von Kanälen bedienen muß, dann kann eine entsprechend kleine Anzahl von Modulator- und Demodulator-DSPs in der Basisstation 10 installiert werden. Wenn die Anforderungen für die Basisstation zunehmen, können diese zusätzlichen HF-Kanäle durch einfaches Hinzufügen von mehr DSPs bedient werden, und zwar ohne daß das HF-Kopfteil (RF front end) umkonfiguriert zu werden braucht.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß diese Schaltfunktionalität so weit wie möglich auf die Ebene der Basisstation verteilt ist. Insbesondere braucht sich, im Gegensatz zu bestimmten zellulären Signalvermittlungstechniken gemäß dem Stand der Technik, das MTSO nicht mit Details zu beschäftigen, wie die Mobileinheiten 40 über die Basisstation verbunden sind. In der Tat braucht das MTSO nicht einmal zu wissen oder Sorge zu tragen, wie die Sende- und Empfangsfrequenzen einer bestimmten Mobileinheit zugewiesen wurden. Alles was das MTSO bereitzustellen braucht, ist die Identifikation einer T1-Transportleitung und eines Zeitschlitzes, auf dem erwartet wird, daß Signale von und zu der Mobileinheit empfangen und gesendet werden.
Außerdem können, da die Basisstation ihre Demodulator/Modulatorressourcen effizient zuweisen kann, eine Anzahl verschiedener Luftschnittstellen-Standards gleichzeitig durch die Basisstation unterstützt werden, ohne daß es erforderlich ist, vorab einen genauen Plan für die Zuweisung von Empfänger/Senderressourcen für jede Art von Luftschnittstelle zu bestimmen. Wenn eine Zugriffsanforderung von einer neuen Mobileinheit erkannt wird, bestimmt die Basisstation einfach die Art der Luftschnittstelle, die von der Mobileinheit verwendet wird, und signalisiert dies dann den entsprechend programmierten DSPs, oder veranlaßt sogar die DSPs, ein anderes Modulator/Demodulator-Programm auszuführen, wie zur Unterstützung der zusätzlichen Mobileinheit erforderlich.

Claims

Eine Basisstation (10) zum Verarbeiten von Signalen in einem Funkkommunikationssystem mit mehreren mobilen Teilnehmereinheiten, umfassend: eine Antenne (11) zum Empfangen von Signalen von einer Mehrzahl der mobilen Einheiten (40a, 40b) als ein zusammengesetztes Hochfrequenz-(HF)-Signal; eine digitale Breitbandtunereinrichtung (12), die mit der Antenne verbunden ist, um eine ausgewählte Bandbreite des HF-Signals nach unten auf eine Zwischenfrequenz (ZF) umzusetzen, und um eine Analog-zu-Digital-Umwandlung des ZF-Signals auszuführen, um ein Ausgangssignal (13) des digitalen Breitbandtuners bereitzustellen; eine digitale Kanalisiereinrichtung (14), die so angeschlossen ist, daß sie das Ausgangssignal des Breitbandtuners erhält, und die mehrere digitale Kanalsignalausgänge (15) bereitstellt, wobei jeder digitale Kanalsignalausgang eine vorbestimmte Kanalbandbreite aufweist und jedes digitale Kanalsignal einem der Signale entspricht, die von einer der Mobileinheiten eingehen; und eine Mehrzahl digitaler Signalverarbeitungseinrichtungen (18) zum Bereitstellen digital verarbeiteter Kanalsignalausgänge; dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation ferner aufweist: eine einzige gemeinsame Zeitmultiplexschalteinrichtung (16), die zwischen den mehreren digitalen Kanalsignalausgängen und den mehreren digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen (18) angeordnet ist, wobei die Schalteinrichtung eine einzige gemeinsame Schnittstelle (16) aufweist, um alle der mehreren digitalen Kanalsignalausgänge mit der Schalteinrichtung zu verbinden, die Schalteinrichtung so ausgebildet ist, daß sie jedweden der mehreren digitalen Kanalsignalausgänge (15) mit jedweder der mehreren digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen (18) zu verbinden vermag, indem sie bestimmte Kanalsignalausgänge der mehreren digitalen Kanalsignalausgänge auf bestimmte Zeitschlitze abbildet, die den mehreren digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen bekannt sind.
Die Basisstation nach Anspruch 1, bei der die von den Mobileinheiten eingehenden Signale eine Luftschnittstellenmodulation aufweisen, und bei der die digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen Demodulatoren aufweisen, um die Luftschnittstellenmodulation zu entfernen.
Die Basisstation nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Signaltransportkodiereinrichtung, die mit dem Ausgang der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung verbunden ist, um die digital verarbeiteten Kanalausgänge zur weiteren Übertragung an ein Mobiltelefonvermittlungsamt (MTSO – mobile telephone switching office) zu kodieren.
Die Basisstation nach Anspruch 3, bei der die Signaltransportkodiereinrichtung ein T1-Kodierer ist.
Die Basisstation nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine zweite digitale Kanalisiereinrichtung, die so angeschlossen ist, daß sie das Ausgangssignal des Breitbandtuners erhält, und die einen zweiten Satz mehrerer digitaler Kanalsignalausgänge bereitstellt, wobei jeder digitale Kanalsignalausgang des zweiten Satzes von digitalen Kanalsignalausgängen eine vorbestimmte Kanalbandbreite aufweist, die sich von der vorbestimmten Kanalbandbreite der oben erwähnten ersten digitalen Kanalsignale unterscheidet, und jedes digitale Kanalsignal des zweiten Satzes digitaler Kanalsignale einem der Signale entspricht, die von einer der Mobileinheiten eingehen.
Die Basisstation nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine zweite Breitbandtunereinrichtung, die mit der Antenne verbunden ist, um eine zweite ausgewählte Bandbreite des HF-Signals nach unten auf eine zweite Zwischenfrequenz (ZF) umzusetzen, und um eine Analog-zu-Digital-Umwandlung des zweiten ZF-Signals auszuführen, um ein zweites digitales Breitbandtunerausgangssignal bereitzustellen; und eine zweite digitale Kanalisiereinrichtung, die so angeschlossen ist, daß sie das zweite Breitbandtunerausgangssignal erhält, und die einen zweiten Satz mehrerer digitaler Kanalsignalausgänge bereitstellt, wobei jeder digitale Kanalsignalausgang des zweiten Satzes digitaler Kanalsignalausgänge eine vorbestimmte Kanalbandbreite aufweist, die sich von der vorbestimmten Kanalbandbreite der oben erwähnten ersten digitalen Kanalsignale unterscheidet, und jedes digitale Kanalsignal des zweiten Satzes digitaler Kanalsignale einem der von einer der Mobileinheiten eingehenden Signale entspricht.
Eine Basisstation wie in Anspruch 6, bei der der erste und der zweite Satz digitaler Kanalsignale gemäß einem ersten bzw. einem zweiten Zugriffsverfahren moduliert werden.
Eine Basisstation wie in Anspruch 7, bei der die digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen einen ersten Satz digitaler Signalverarbeitungseinrichtungen zum Demodulieren des ersten Satzes digitaler Kanalsignale und einen zweiten Satz digitaler Signalverarbeitungseinrichtungen zum Demodulieren des zweiten Satzes digitaler Kanalsignale aufweisen.
Eine Basisstation wie in Anspruch 7, bei der das erste und das zweite Zugriffsverfahren sich voneinander unterscheiden und die Zugriffsverfahren aus der folgenden Gruppe von Zugriffsverfahren ausgewählt sind: Zeitmultiplex, TDMA; Kodemultiplex, CDMA, oder aus Zugriffsverfahren gemäß den folgenden Standards ausgewählt sind: Advanced Mobile Phone System, AMPS (fortschrittliches mobiles Telefonsystem); Personal Communications System, PCS (persönliches Kommunikationssystem); oder Groupe Speciale Mobile, GSM.
Eine Basisstaion wie in Anspruch 1, ferner umfassend: eine Basisstationssteuereinrichtung, die mit der Zeitmultiplexschalteinrichtung und den digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen verbunden ist, um eine Liste ungenutzter digitaler Signalverarbeitungseinrichtungen, die gegenwärtig nicht über die Zeitmultiplexschalteinrichtung mit einem der digitalen Kanalausgänge verbunden sind, zu unterhalten, und um digitale Signalverarbeitungseinrichtungen aus der Liste ungenutzter digitaler Signalverarbeitungseinrichtungen dynamisch zuzuordnen, so daß sie nur dann mit einem der digitalen Kanalausgänge verbunden werden, wenn der digitale Kanalausgang ein von der Mobileinheit gesendetes aktives Signal enthält, das noch nicht einer der digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen zugeordnet worden ist.
Eine Basisstation wie in Anspruch 1, bei der die Zeitmultiplexschalteinrichtung ferner aufweist: einen Zeitmultiplex-(TDM – time division multiplex)-Datenbus, der Datenleitungen aufweist; eine mit dem TDM-Bus und mit erzeugten TDM-Bussynchronisationssignalen und Treiberadreßsignalen verbundene Basisstationssteuereinrichtung, wobei die TDM-Bussynchronisationssignale dazu verwendet werden, Zugriffszeitschlitze auf den TDM-Bus anzugeben; und eine TDM-Bustreibereinrichtung, die mit dem TDM-Bus, der Basisstationssteuereinrichtung und mindestens einem der digitalen Kanalsignale derart verbunden ist, daß sie die TDM-Bussynchronisationssignale und die Treiberadreßsignale erhält, die Treiberadreßsignale speichert und das digitale Kanalsignal auf dem TDM-Bus bestimmt, wenn der Wert der Treiberadreßsignale dem Wert der Bussynchronisationssignale entspricht, wodurch angezeigt wird, daß ein dem digitalen Kanalsignal zugeordneter Zeitschlitz gegenwärtig aktiv ist.
Eine Basisstation wie in Anspruch 11, bei der die mit dem TDM-Bus verbundene Basisstationsteuereinrichtung zusätzlich Empfängeradreßsignale erzeugt, und bei der die Zeitmultiplexschalteinrichtung zusätzlich aufweist: eine TDM-Busempfängereinrichtung, die mit dem TDM-Bus, der Basisstationssteuereinrichtung und mindestens einem der digitalen Signalprozessoreinrichtungen derart verbunden ist, daß sie die TDM-Bussynchronisationssignale und die Empfängeradreßsignale erhält, die Empfängeradreßsignale speichert und ein auf dem TDM-Bus festgelegtes Signal ausliest und ein solches festgelegtes Signal der digitalen Signalprozessoreinrichtung bereitstellt, wenn der Wert der Empfängeradreßsignale dem Wert der Bussynchronisationssignale entspricht, was anzeigt, daß ein dem digitalen Signalprozessor zugeordneter Zeitschlitz gegenwärtig aktiv ist.
Eine Breitbandbasisstation wie in Anspruch 6, bei der der erste und der zweite Kanalisierer jeweils aufweisen: einen konvolutiven digitalen Filter, der derart angeschlossen ist, daß er das jeweilige digitalisierte Breitbandsignal der digitalisierten Breitbandsignale erhält; und einen Prozessor für eine schnelle Fourier-Transformation (FFT), der so angeschlossen ist, daß er die Ausgabe des konvolutiven digitalen Filters enthält und daß er die digitalen Kanalsignale bereitstellt.
Eine Basisstation wie in Anspruch 1, die ferner aufweist: eine zweite Mehrzahl digitaler Signalverarbeitungseinrichtungen, die so angeschlossen sind, daß sie digitale Eingabesignale von einer Kommunikationssignalquelle erhalten; einen digitalen Breitbandkombinierer, der so angeschlossen ist, daß er eine zweite Mehrzahl digitaler Kanalsignale erhält und ein zusammengesetztes digitales Signal zur Übertragung bereitstellt; wobei die Zeitmultiplexschalteinrichtung auch zwischen der zweiten Mehrzahl digitaler Signalprozessoren und dem digitalen Breitbandkombinierer angeordnet ist, wobei die Schalteinrichtung jedweden digitalen Signalprozessor des zweiten Satzes digitaler Signalprozessoren mit jedwedem digitalen Kanalsignal der dem Kombinierer zugeführten digitalen Kanalsignale verbindet; einen digitalen Breitbanderreger, der so angeschlossen ist, daß er das zusammengesetzte digitale Signal empfängt und ein kombiniertes HF-Signal bereitstellt; und eine Sendeantenne, die so angeschlossen ist, daß sie das kombinierte HF-Signal erhält und das kombinierte HF-Signal abstrahlt.
Eine Basisstation wie in Anspruch 14, ferner umfassend: eine Basisstationsteuereinrichtung, die mit den Zeitmultiplexschalteinrichtungen und der ersten und der zweiten Mehrzahl digitaler Signalverarbeitungseinrichtungen verbunden ist, um eine Liste aller ungenutzten digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen, die gegenwärtig nicht über die Zeitmultiplexschalteinrichtung mit einem der digitalen Kanalausgänge verbunden sind, zu unterhalten, und um digitale Signalverarbeitungseinrichtungen aus der Liste ungenutzter digitaler Signalverarbeitungseinrichtungen dynamisch zuzuordnen, so daß diese nur dann als erste oder zweite digitale Signalverarbeitungseinrichtung arbeiten, wenn der digitale Kanalausgang ein aktives von der Mobileinheit gesendetes Signal enthält, das noch keiner der digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen zugewiesen worden ist, oder wenn die Digitaleingaben von der Kommunikationsquelle aktiv sind.
Ein Breitband-Basisstations-Transceiver, umfassend: einen digitalen Breitbandtuner (12), der ein digitales Breitbandsignal an einem Ausgang bereitstellt; und einen digitalen Kanalisierer (14), der mit dem Breitbandtuner derart verbunden ist, daß er eine Mehrzahl abgetasteter Kanalsignale (15) erzeugt; wobei jedes Kanalsignal die Signalenergie in einem einer Mehrzahl von Hochfrequenzkanälen, die von der Basisstation bedient werden, darstellt; gekennzeichnet durch einen einzigen gemeinsamen Datenbus (16) für zeitgesteuerten Mehrfachzugriff (TDM – time division multiple-access); eine Einrichtung zum wahlweisen Verbinden der digitalen Abtastwerte jedes Kanalsignals, der Reihe nach, mit dem TDM-Bus, wobei die Einrichtung eine einzige gemeinsame Schnittstelle zum Verbinden aller der mehreren abgetasteten Kanalsignale mit dem TDM-Datenbus aufweist; eine Basisstationssteuereinrichtung zum Steuern der Einrichtung zum wahlweise Verbinden der digitalen Abtastwerte jedes Kanalsignals mit dem TDM-Bus, um somit jedes Kanalsignal in einer vorbestimmten Reihenfolge in einem vorbestimmten Zeitschlitz zu verbinden; eine mit dem TDM-Bus gekoppelte Einrichtung zum Auswählen der digitalen Abtastwerte in einem bestimmten Zeitschlitz, und um dadurch ein wiederhergestelltes Kanalsignal zu erzeugen, wobei bestimmte abgetastete Kanalsignale der mehreren abgetasteten Kanalsignale in die vorbestimmten Zeitschlitze abgebildet werden, wobei die vorbestimmten Zeitschlitze der Einrichtung zum Auswählen bekannt sind; eine Einrichtung zum dynamischen Zuweisen eines Demodulators einer Mehrzahl von Demodulatoren zur Kopplung des Demodulators mit dem wiederhergestellten Kanalsignal, wenn der zugeordnete Hochfrequenzkanal aktiv ist, wobei der Demodulator ein demoduliertes Kanalsignal bereitstellt; eine Einrichtung zum Zuweisen eines T1-Leitungskodierers für das demodulierte Kanalsignal, um das demodulierte Kanalsignal zur Übertragung über eine T1-Überbrückungsleitung zu formatieren; und eine Einrichtung zum Verbinden der T1-Leitung mit einem Mobiltelefonvermittlungsamt, MTSO – mobile telephone switching office, oder einem Mobilvermittlungszentrum (MSC – mobile switching center) zur Weiterverbindung in das öffentliche Telefonnetz (PSTN – public switching telephone network).