DE69722489T2

DE69722489T2 - Zellulares Funksystem mit Gleichwellen-Übertragung von verzögerungseinstellbaren Abwärtssignalen zu Mobilstationen durch angrenzende Basisstationen

Info

Publication number: DE69722489T2
Application number: DE69722489T
Authority: DE
Inventors: Makoto Anzai; Yuzo Kurokami
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-03-14
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: EP0795970A2; US5905718A; AU711362B2; EP0795970B1; JP2809179B2; CA2199922A1; CA2199922C; JPH09252278A; DE69722489D1; AU1630097A; EP0795970A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Zellularfunk-Kommunikationssysteme, und insbesondere eine Technik zur Erweiterung der Versorgung durch Sammelsendung eines Abwärtsstreckensignals an mehrere Basisstationen.
In einem Zellularfunk-Kommunikationssystem ist es das übliche Verfahren zur Versorgung einer großen Zelle, eine Hochleistungssendung von einer Antenne mit einem hohen Sendeturm bereitzustellen. Jedoch kann die Installation solcher Hochleistungsbasisstationen nicht notwendigerweise die beste Lösung in entfernten Randzonen sein, wo die Versorgung nicht zu ihrem geographischen Profil paßt. Zusätzlich ist die Sendeleistung einer Basisstation begrenzt, so daß die Empfangsleistung bei Benutzern nahe der Basisstation nicht zu stark sein kann. Als Alternative sind mehrere Basisstationen, die einfach dazu bestimmt sind, als Niederleistungsrelaissender zu dienen, jeweils in getrennten Gebieten installiert, und ein Abwärtsstreckensignal von einer zentralen Station wird auf einer einzelnen Hochfrequenz von den Basisstationen gleichzeitig sammelgesendet. Jedoch müssen die Sendeleistungspegel der Basisstationen und ihre Standorte so gestaltet sein, daß es Empfangslöcher um jede Zelle gibt, um eine Interferenz zwischen den Sammelsendesignalen zu vermeiden. Obwohl sie von Standpunkt der Frequenzeinsparung vorteilhaft ist, ist die herkömmliche Lösung für Gebiete nicht geeignet, wo die Verkehrsanforderung hoch ist, und die Zellen müssen gebündelt werden, wobei keine Empfangslöcher zugelassen werden.
EP-A-0 335 846 offenbart ein zellulares digitales Mobilfunksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
US-A-5 353 307 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Abgleich einer digitalen Sammelsendung am Empfänger.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zellularfunk-Kommunikationssystem bereitzustellen, das eine Sammelsendung eines Signals über mehrere aneinandergrenzende Zellen unter Verwendung derselben Funkfrequenz zuläßt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnung detaillierter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Zellularfunk-Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Gruppe gegenseitig aneinandergrenzender Zellen, in der die Basisstationen dieser Erfindung jeweils angeordnet sind;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Modifikation der Fig. 1, in dem die Verzögerungsschaltungen in einer zentralen Station vorgesehen sind;
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Zellularfunk-Kommunikationssystems gemäß einer weiteren Modifikation dieser Erfindung; und
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Modifikation der Fig. 4, in dem die Verzögerungsschaltungen in der zentralen Station vorgesehen sind.
Nun auf Fig. 1 bezugnehmend, wird ein Zellularfunk- Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Im System, eine zentrale Station 10 und mehrere entfernte Basisstationen 11, 12 und 13, die mit der zentralen Station jeweils über Koaxialkabel 14, 15, 16, verbunden sind, um eine Gruppe von gegenseitig aneinandergrenzenden Zellen 11A, 12A und 13A (Fig. 2) zu versorgen. An der zentralen Station wird ein Abwärtsstreckeninformationssignal durch einen Kanalcodierer 20 in ein codiertes Signal umgewandelt, um auf der Empfangsseite eine Fehlerkorrektur zuzulassen. Die Ausgabe des Kanalcodierers 20 wird einem Multiplexer 21 zugeführt, wo sie mit einem Pilotsignal aus einem Oszillator 22 gemultiplext wird. Das gemultiplexte Signal wird von der zentralen Station zur den entfernten Basisstationen 11, 12, 13 über die jeweiligen Übertragungsverbindungen übertragen.
An der Basisstation 11 wird das gemultiplexte Signal durch eine variable Verzögerungsschaltung 30-1 an einen Demultiplexer 31-1 angelegt, wo das Signal in ein codiertes Informationssignal und das Pilotsignal demultiplext wird. Das Pilotsignal aus dem Demultiplexer 31-1 wird einen Phasenkomparator 32-1 zum Phasenvergleich mit der Ausgabe eines Frequenzteilers 35-1 zugeführt. Die Hochfrequenzkomponente der Ausgabe des Phasenkomparators 32-1 wird durch einen Tiefpaßfilter 33-1 entfernt. Das gefilterte Signal wird verwendet, um einen spannungsgesteuerten Oszillator 34-1 zu betreiben, um einen Funkfrequenzträger zu erzeugen. Der Frequenzteiler 35-1 teilt die Trägerfrequenz so, daß seine Ausgabe gleich der Frequenz des Pilotsignals ist. Die Trägerfrequenz wird daher konstant gehalten, wenn die Frequenzteilerausgabe mit dem Pilotsignal durch die Rückkopplungsoperation mit geschlossenem Regelkreis phasenverriegelt ist. Das codierte Signal aus dem Demultiplexer 31-1 wird in einem Sender 36-1 auf den Funkfrequenzträger aus dem VCO 34-1 moduliert und leistungsverstärkt und zur Sendung an eine Antenne 37-1 angelegt.
Entsprechende Prozesse finden in den Basisstationen 12 und 13 statt. An jeder dieser Basisstationen wird das gemultiplexte Eingangssignal durch eine variable Verzögerungsschaltung 30-2 (30-3) geschickt und durch Demultiplexer 31-2 (31-3) in das codierte Informationssignal und das Pilotsignal aufgeteilt, und das codierte Signal wird auf einen Funkfrequenzträger moduliert, der durch einen VCO 34-2 (34-3) erzeugt wird, und von einer Antenne 37-2 (37-3) gesendet. Die Trägerfrequenz wird konstant gehalten, indem die Ausgabe eines Frequenzteilers 35-2 (35-3) mit dem Pilotsignal durch einen phasenverriegelten Regelkreis phasenverriegelt wird. Daher wird das Abwärtsstreckensignal von allen Basisstationen auf Trägern derselben Frequenz gesendet.
Innerhalb einer Gruppe von Zellen 11A, 12A, 13A empfängt eine mobile Teilnehmerstation 17 Signale von einer oder mehreren dieser Zellenanlagen. Die Teilnehmerstation 17 weist einen Empfänger 41 auf, der die Basisbandkomponente des Signals, das an einer Antenne 40 detektiert wird, einem Kanaldecoder 42 zuführt, wo das ursprüngliche Informationssignal aus dem codierten Signal ermittelt wird. Die Ausgabe des Kanaldecoders 42 wird einem Entzerrer 43 zugeführt. Wenn die Teilnehmerstation 17 nahe einer der Basisstationen ist, ist die Stärke des Empfangssignals so groß, daß keine Interferenz von den anderen Basisstationen vorhanden ist. Wenn sich die Teilnehmerstation 17 an oder nahe der Grenze zwischen aneinandergrenzenden Zellen befindet, wobei sie zum Beispiel über Übertragungswege 18 und 19 Signale von Antennen 37-1 und 37-2 empfängt, wie in Fig. 1 dargestellt, weisen diese Signale im wesentlichen die gleiche Intensität auf, und es ergibt sich eine Interferenz. Jedoch wird eines dieser Signale durch den Entzerrer 43 gelöscht, da die Übertragungswege 18 und 19 als Mehrwegschwundkanäle behandelt werden können.
Ein Beispiel einer Entzerrung besteht in der Verwendung eines Entscheidungsrückkopplungsentzerrers, der durch angezapfte Verzögerungsleitungsfilter oder Transversalfilter gebildet wird. Für den korrekten Betrieb des Entzerrers muß die maximale Zeitdifferenz zwischen jedem der Mehrwegschwundkanäle kleiner als die Verzögerungsleitungslänge des Entzerrers sein. Dies wird erreicht, indem variable Verzögerungsschaltungen 30-1, 30-2 und 30-3, um die Differenzen zwischen den Ausbreitungsverzögerungen zu reduzieren, oder die Längen der Koaxialkabel 14, 15 und 16 von der zentralen Station 10 eingestellt werden.
Für einen Vollduplexbetrieb müssen Aufwärtsstreckenwege im System vorgesehen werden. Da jedoch eine Interferenz nur zwischen Abwärtsstreckensignalen an der Teilnehmerstation auftritt, werden die Aufwärtsstreckenwege des Systems der Einfachheit halber weggelassen.
Für den Fall der Justierung der Verzögerungsschaltungen 30-1 bis 30-3 sind diese Verzögerungsschaltungen vorzugsweise in der zentralen Station 10, wie in Fig. 3 gezeigt, zwischen dem Ausgang des Multiplexers 21 und den jeweiligen Übertragungsverbindungen 14, 15, 16 vorgesehen.
Die Übertragungsverbindungen können optische Verbindungen sein. Fig. 4 zeigt eine modifizierte Ausführungsform dieser Erfindung, die Lichtleitfasern 14A, 15A, 16A zur Verbindung der zentralen Station 10A mit den Basisstationen 11A, 12A und 13A verwendet. Um die große Bandbreite optischer Verbindungen auszunutzen, weist die zentrale Station einen Sender 51 auf, der die Ausgabe des Kanalcodierers 50 auf einen Funkfrequenzträger vom Oszillator 52 moduliert. Das aufwärtsgewandelte Signal vom Sender 51 wird einem elektrooptischen Wandler 53 zugeführt, wo es in ein optisches Signal umgewandelt, in eine Lichtleitfaser 54 eingekoppelt und durch optische Verbindungen 14A, 15A und 16A zu den Basisstationen 11A, 12A, 13A übertragen wird. Optische Eingangssignale von den Verbindungen 14A, 15A, 16A werden durch optoelektrische Wandler 60-1, 60-1, 60-2 in elektrische Signale umgewandelt, die durch jeweilige variable Verzögerungsschaltungen 61-1, 61-2, 61-3 verzögert, durch Leistungsverstärker 62-1, 62 = 2, 62-3 verstärkt, und zur Sendung Antennen 37-1, 47-2 und 37-3 zugeführt werden. In einer zur vorhergehenden Ausführungsform ähnlichen Weise werden variable Verzögerungsschaltungen 61-1, 61-2 und 61-3 so, eingestellt, daß die maximale Zeitdifferenz zwischen irgendeinem der Mehrwegschwundkanäle von den Antennen 37-1, 37-2, 37-3 zur Mobilstation 17 kleiner als die Verzögerungsleitungslänge des Entzerrers der Mobilstation ist.
Wie in Fig. 5 gezeigt, können Verzögerungsschaltungen 60-1 bis 60-3 für Verzögerungseinstellungszwecke in der zentralen Station 10A zwischen dem Ausgang des Senders 61 und mehreren elektrooptischen Wandlern 53-1 bis 53-3 vorgesehen sein, die mit den jeweiligen Übertragungsverbindungen 14A, 15A, 16A verbunden sind.

Claims

1. Zellularfunk-Kommunikationssystem mit:

einer Zentralstation (10) zur Sammelsendung eines Abwärtsstreckensignals; und

mehreren Basisstationen (11, 12, 13) zum Empfangen des Sammelsende-Abwärtsstreckensignals über Übertragungsverbindungen und Senden des Abwärtsstreckensignals auf Funkwellen derselben Frequenz, so daß mehrere aneinandergrenzende Zellen (11A, 12A, 13A) mit den Funkwellen ausgeleuchtet werden;

einer Mobilstation (17), die einen angezapften Verzögerungsleitungsentzerrer (43) zum Empfangen von Signalen von den Basisstationen über Mehrwegschwundkanäle und Entzerren der Empfangssignale aufweist; und

einer Einrichtung (30-1, 30-2, 30-3) zur Einstellung der relativen Ausbreitungsverzögerungszeiten der Übertragungsverbindungen, so daß die durch die Mobilstation (17) empfangenen Signale innerhalb der Länge der angezapften Verzögerungsleitung des Entzerrers (43) erscheinen,

wobei die Zentralstation (10) einen Multiplexer (21) zum Multiplexen des Abwärtsstreckensignals mit einem Pilotsignal und zur Übertragung des gemultiplexten Signals an die Übertragungsverbindungen aufweist, und wobei jede der Basisstationen (11-13) aufweist:

einen Demultiplexer (31-1, 31-2, 31-3) zum Demultiplexen des Signals aus der entsprechenden Übertragungsverbindung in das Abwärtsstreckensignal und das Pilotsignal;

einen phasenverriegelten Regelkreis, der einen spannungsgesteuerten Oszillator (34) zur Erzeugung eines Funkfrequenzträgers, einen Frequenzteiler (35) zur Teilung der Frequenz des Trägers, einen Phasenkomparator (32) zum Vergleichen des Pilotsignals aus dem Demultiplexer (31) und der Ausgabe des Frequenzteilers (35) und einen Tiefpaßfilter (33) zum Filtern der Ausgabe des Phasenkomparators (32) aufweist, um ein Steuersignal für den spannungsgesteuerten Oszillator (34) zu erzeugen; und

einen Sender (36-1, 36-2, 36-3) zur Modulation des Abwärtsstreckensignals aus dem Demultiplexer (31) auf den Funkfrequenzträger aus dem spannungsgesteuerten Oszillator (34).

2. Zellularfunk-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die Einstelleinrichtung (30) mehrere variable Verzögerungseinrichtungen aufweist, die zwischen die entsprechenden Übertragungsverbindungen und den Demultiplexer (31) jeder der Basisstationen (11, 12, 13) geschaltet sind.

3. Zellularfunk-Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einstelleinrichtung (30) mehrere variable Verzögerungseinrichtungen aufweist, die zwischen den Multiplexer der Zentralstation (10) und die Übertragungsverbindungen geschaltet sind.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Übertragungsverbindungen elektrische Übertragungsmedien aufweisen.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Übertragungsverbindungen optische Übertragungsmedien aufweisen und die Zentralstation (10) aufweist:

einen Sender zur Modulation des Abwärtsstreckensignals auf einen Funkfrequenzträger, und

einen elektrooptischen Wandler (53) zur Umwandlung des modulierten Trägers in ein optisches Signal und

Übertragung des optischen Signals zu den Übertragungsverbindungen,

wobei jede der Basisstationen (11A bis 13A) aufweist:

einen optoelektrischen Wandler (60) zur Umwandlung des optischen Signals aus der entsprechenden Übertragungsverbindung in ein elektrisches Signal; und einen Leistungsverstärker (62) zur Verstärkung des elektrischen Signals zur Funkübertragung.

6. Zellularfunk-Kommunikationssystem nach Anspruch 5, wobei die Einstelleinrichtung (30) mehrere variable Verzögerungseinrichtungen (61) aufweist, die jeweils zwischen den optoelektrischen Wandler (60) und den Leistungsverstärker (62) jeder der Basisstationen (11A- 13A) geschaltet sind.

7. Zellularfunk-Kommunikationssystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Einstelleinrichtung (30) mehrere variable Verzögerungseinrichtungen aufweist, die mit dem Ausgang des Senders verbunden sind, und wobei mehrere der elektrooptischen Wandler (53) zur Umwandlung der Ausgangssignale der variablen Verzögerungseinrichtungen in mehrere optische Signale und zur jeweiligen Übertragung der optischen Signale auf den Übertragungsverbindungen vorgesehen sind.