DE69738496T2

DE69738496T2 - Breitband Funkzugriff

Info

Publication number: DE69738496T2
Application number: DE69738496T
Authority: DE
Inventors: Johan Wickman; Roger Bengtsson
Original assignee: TeliaSonera AB
Current assignee: Telia Co AB
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: EE9900231A; DE69738496D1; DK0944966T3; SE510860C2; EE03891B1; NO992719D0; US6188873B1; EP0944966B1; NO992719L; WO1998026520A1; SE9604533L; EP0944966A1; SE9604533D0; NO319324B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, eine Vorrichtung und ein Verfahren für Breitband-Funkzugriff mit einem hohen Ausmaß von Abdeckung und einer großen Systemkapazität.
Stand der Technik
WO95/25409 A1 offenbart eine Kommunikationsvorrichtung, die eine erste Übertragungsantennengruppe einschließt, die eine Sendeantenne hat, die dazu ausgebildet ist, nur einen ersten Sektor zu bedienen. Ähnlich ist eine zweite Sendeantennengruppe vorgesehen, die eine Sendeantenne hat, die dazu bestimmt ist, nur einen zweiten Sektor zu bedienen. Jede der Sendeantennengruppen hat eine Strahlbreite von allgemein weniger als fünfzehn Grad. Sowohl die erste als auch die zweite Sendeantennengruppe geben geformte Strahlen aus, die abwechselnd polarisiert sind, um Isolierung der Strahlen sicherzustellen, die benachbarte Sektoren bedienen.
In der folgenden Beschreibung werden Millimeteresellen-(ML)-Systeme und Mikrowellen-(MK)-Systeme als gemeinsamer Ausdruck für LMDS, MVDS und HPMP beziehungsweise MMDS und terrestrisches Fernsehen benutzt.
LMDS (Local Multipoint Distribution Service, lokaler Vielfachpunkt-Verteilungsdienst), MVDS (Multipoint Video Distribution System, Vielfachpunkt-Video-Verteilungssystem) und HPMP (High capacity Point to Multipoint, hohe Kapazität von Punkt zu Mehrfachpunkt) sind Beispiele von festen Millimeterwellenfunksystemen von Punkt zu Mehrfachpunkt, die auf Frequenzen über 10 GHz arbeiten. Feste Hochfrequenzsysteme ermöglichen einfachen Aufbau von zellularen Systemen, wo ein sehr guter Frequenzausnutzungsfaktor (≤ 1) erzielt werden kann. Die Versorgung von unbesetztem Frequenzband ist darüber hinaus gut über 20 GHz, so dass man im Großen und Ganzen eine sehr gute Systemkapazität erhalten wird. LMDS, MVDS und HPMP werden detaillierter unter dem Titel „Detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung" beschrieben werden.
Ein Problem bei der Verwendung von Frequenzen von über ungefähr 10 GHz besteht darin, dass typischerweise eine Sichtverbindung (LOS, line of sight) zwischen einer Basisstation (BS) und der Endgeräteantenne (ATA) des Teilnehmers bestehen muss, da Beugung beziehungsweise Durchgang durch Hindernisse klein ist. Die LOS-Anforderung ist durch anfängliche Fortpflanzungsmessungen bei Telia Research geprüft worden und resultiert von Bellcore und Texas Instruments.
Dieses Problem ist am größten für Teilnehmer in niedrigen Gebäuden mit höherer Umgebungsvegetation und höheren Gebäuden, zum Beispiel Villen in „hochgewachsenen" Wohngebieten und Rückseiten von Häusern, die im Wege stehen (s. 1). Die Reichweite wird auch auf weniger als 5 km von der Basisstation (ebenfalls bei LOS) aufgrund von hoher Fortpflanzungsdämpfung und Dämpfung durch Regen begrenzt.
MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service, Mehrkanal-Mehrfachpunkt-Verteilungsdienst) und terrestrisches Fernsehen sind Beispiele von festen Mikrowellenfunksystemen, die auf Frequenzen unterhalb von 10 GHz arbeiten. Bei diesen Frequenzen und vor allem für Frequenzen unter ungefähr 5 GHz ist Sichtverbindung zwischen einer Basisstationsantenne (BSA) und einer Endgeräteantenne, ATM, zu einem beträchtlich geringeren Ausmaß erforderlich, da die Durchdringungs- und Beugungseigenschaften günstiger sind. Dies wird die Anzahl von Teilnehmern erhöhen, die abgedeckt werden können (der sogenannte Abdeckungsgrad wird erhöht). Dieser Vorteil eines besseren Grades der Abdeckung, kombiniert mit geringer Versorgung mit freien Frequenzen unter 10 GHz führt jedoch zu einem technischen Problem.
Dieses technische Problem wird durch einen Niedrigfrequenz-Wiederholungsfaktor gebildet, der niedrige Systemkapazität mit sich bringt. Dies führt daher dazu, dass, wenn eine große Anzahl von Teilnehmern abgedeckt werden kann, dann nur ein kleinerer Teil dieser das MK-System aufgrund von dessen niedriger Kapazität benutzen kann. Gewisse MK-Systeme verwenden häufig einen höheren Modulationspegel, d. h., man sendet eine größere Menge von Information pro Modulationssymbol. Dies führt jedoch zu Anforderungen für ein erhöhtes Signal-zu-Rauschem-Verhältnis, so dass der Frequenzwiederholungsfaktor sogar niedriger sein wird. Die gesamte Systemkapazität wird daher bei zellularen Anwendungen nicht notwendigerweise für MK-Systeme mit hohem Modulationspegel anwachsen.

Typische Merkmale für feste Funksysteme, die auf Frequenzen unter 10 GHz arbeiten (MK-Systeme), beziehungsweise über 20 GHz (ML-Systeme) sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1: Frequenzvergleich für festen Breitbandfunkzugang. Der Vergleich ist umfassend und beschreibt typische Unterschiede und keine absoluten Daten.

Merkmale	Frequenz
	MK-System	ML-System
	< 10 GHz	> 20 GHz
Bereich:	hoch	mittel
	(typisch < 50 km)	(typisch < 5 km)
Frequenzwiederholung	niedrig bis mittel	gut
Anforderung an Sichtverbindung	mittel	hoch

Merkmale	Frequenz
	MK-System	ML-System
	< 10 GHz	> 20 GHz
Bereich:	hoch	mittel
	(typisch < 50 km)	(typisch < 5 km)
Versorgung mit Bandbreit	niedrig bis mittel	hoch
Aufwärtsverbindung:	niedrige Kapazität	mittlere bis hohe Kapazität
Physische Größe, Richtungsantenne:	mittel	klein

Zusammenfassung der Erfindung
Das Ziel der folgenden Erfindung ist es daher, das oben diskutierte Problem zu lösen. Dieses Ziel wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht.
Die vorliegende Erfindung führt daher dazu, dass durch eine neue kombinierte Verbindung von Mikro- und Millimeterwellensystemen die Probleme des entsprechenden Systems vermieden werden, während die Vorteile genutzt werden. Man erhält daher ein System, das ein hohes Ausmaß von Abdeckung mit hoher Systemkapazität kombiniert.
Die Erfindung wird durch eine Integration eines Mikrowellensystems mit einem Millimeterwellensystem gebildet, so dass die Qualität des integrierten Systems kombiniert wird. Indem Mikro- und Millimeterwellensysteme kombiniert werden, wird es möglich sein, auf sehr flexible Weise eine optimale Infrastruktur für unterschiedliche Typen von Gebieten zu konstruieren. Das Ausmaß der Abdeckung und der Bereich kann dadurch sehr stark verbessert werden, wenn ein entsprechendes System für die Aufgabe benutzt wird, für die es am besten geeignet ist.
Weitere Charakteristiken der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch ein Szenario, wo die Erfindung verwendet wird:

MLBS: = Millimeterwellenbasisstation
MLBSA: = Millimeterwellenbasisstationsantenne
IS: = IMMBRA-Station
ISA: = IMMBRA-Stationsantenne
MKTA: = Mikrometerwellenendgeräteantenne (Micrometrewave terminal antenna)

2 zeigt schematisch, wie die Integrationseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist:

IMMBRA: = Integration von Mikro- und Millimeterwellensysteme für Breitband-Funkzugang (Integration of Mikro- and Millimetre-wave systems for Broadband Radio Access)
IS: = IMMBRA-Station
ISA: = IMMBRA-Stationsantenne
ISA MK: = ISA-Mikrowellen
ISA ML: = ISA-Millimeterwellen
MKTA: = Mikrometerwellen-Endgeräteantenne (Micrometrewave terminal antenna)
MLBSA: = Millimeterwellen-Basisstationantenne
TM: = Transmodulator
SM: = Steuermodul (Control module)

3 zeigt die Abdeckungsgebiete für unterschiedliche Stationen gemäß der vorliegenden Erfindung:

HC: = Hauptzentral (Main central)
MLR: = ML-Repeater
IS: = IMMBRA-Station

4 zeigt eine Funkzugangsform gemäß der vorliegenden Erfindung:

A: = LOS zu MLBS?
B: = Wähle Verbindung über MLBS.
C: = Abdeckung durch IS?
D: = Wähle Verbindung über IS.
E: = Breitband interaktiv benötigt?
F: = Wähle Verbindung über andere Medien.
G: = Abdeckung durch MKBS?
H: = Wähle Verbindung über MKBS.
I: = Wähle Verbindung über andere Medien.

Detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
Unter anderem wird eine allgemeine Beschreibung von Funksystemen mit Verbindung zur Erfindung gegeben werden. Danach wird das IMMBRA-System (Integration von Mikro- und Millimeterwellensystemen für Breitband-Funkzugang, Integration of Micro- and Millimetre wave systems for Broadband Radio Access) gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren, vor allem die 1 und 2 beschrieben werden.
LMDS ist von amerikanischem Ursprung und schließt distributive und feste Zweiweg-Breitbanddienste ein. LMDS-Systeme sind um 28 GHz (1 GHz Bandbreite) angeordnet, werden jedoch wahrscheinlich auch in dem 41 GHz-Band (2 GHz Bandbreite) lizenziert werden. Das höhere Frequenzband ist dasselbe wie dasjenige, auf dem MVDS-Systeme in Europa arbeiten werden. Ein Unterschied zwischen MVDS und LMDS besteht darin, dass MVDS ursprünglich als ein distributives System beabsichtigt war. Verschiedene Hersteller sind jedoch auf dem Weg, einen Rückführkanal auch für MVDS-Systeme zu erzeugen, was die Systeme identischer machen wird. Kürzlich wurde eine Diskussion in England darüber eingeleitet, auch die 42,5–43,5 GHz MVDS zuzuordnen. Im Prinzip besteht die Erfindung darin, dass dieses Band in diesem Falle für Multimedia-Anwendungen benutzt werden soll.
Bei höheren Frequenzen (> 20 GHz) gibt es eine Menge von unbenutzten Frequenzbändern. Die hohe Fortpflanzungsdämpfung begrenzt jedoch den Bereich und verringert zur selben Zeit die Energie, die benachbarte Zellen erreichen wird. Dadurch kann ein zellulares interaktives Breitbandnetz (Zellenradius < 4 km) realisiert werden, wo kleine Antennen mit hoher Richtwirkung und eingebautem Herabkonverter zum Basisband verwendet werden können. DVB(digitaler Videorundfunk, Digital Video Broadcasting)-Satellitenempfänger oder DAVIC LMDS-Empfänger können benutzt werden, um Videofilme und Daten zu decodieren. Die Satelliten-Spezifikation von DVB ist international akzeptiert, und dadurch wird erwartet, dass DVB-Empfänger in sehr großem Ausmaß hergestellt werden. Das Modulationsverfahren, das verwendet wird, ist QPSK, das nicht so spektrumseffizient für einen individuellen Kanal, wie zum Beispiel 64-QAM ist, je doch wesentlich robuster ist. Die gesamte Systemkapazität (Spektrumswirksamkeit) mit QPSK für ein Oberflächen abdeckendes zellulares System ist jedoch größer, wenn C/I(benutzbare Energie in Verbindung zur Rauschenergie)-Pegel betrachtet werden, was bewirkt, dass ein Frequenzband häufiger sogar in einer benachbarten Zelle erneut verwendet werden kann. Die Kapazität kann weiter dadurch erhöht werden, dass die Zelle in Sektoren aufgeteilt wird und Polarisationsdiversity verwendet wird.
HPMP(hohe Kapazität Punkt zu Mehrfachpunkt, High capacity Point to Multipoint)-Systeme arbeiten im Frequenzbereich von 10–27 GHz und sind primär symmetrisch in Bezug auf Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungskapazität. Systembereich und dadurch die Zellengröße wird größer als für höhere Frequenzen (> 27 GHz), während die zur Verfügung stehende Bandbreite beträchtlich kleiner ist. HPMP-Systeme sind interessante Alternativen in schwach bevölkerten Gebieten und als anfängliche Systeme in Aufbaugebieten oder industriellen Gebieten, um schnell Telephonie, ISDN oder n × 2 Mbit/s-Verbindungen anzubieten, und als Verbindung zu/zwischen Basisstationen für Mobiltelephonie. Die Kapazität wird mit einer mäßigen Frequenzzuordnung zu klein für ein allgemeines Breitbandsystem in einem bebauten Gebiet sein.
MMDS-Systeme oder drahtlose Kabelfernsehsysteme, wie sie häufig genannt werden, arbeiten häufig um 2,5 GHz herum und sind Alternativen zu existierenden Kabelfernsehnetzen. Es ist wichtig, den Unterschied zwischen MMDS, MVDS und LMDS zu erklären. MVDS und LMDS-Systeme haben viel gemein sam, während MMDS-Systeme von sich fundamental von den anderen beiden unterscheiden.
MMDS wird heutzutage als ein System verwendet, das eine maximale Abdeckung eines großen Gebietes gibt, indem eine hohe Ausgangsleistung gesendet wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine zu MMDS ähnliche Einheit verwendet, die mit sehr niedriger Leistung sendet, um eine frühe räumliche Wiederholung der Frequenzen zu ermöglichen. Indem mit niedriger Leistung gesendet wird, kann man doch von den vorteilhaften Fortpflanzungseigenschaften der Mikrofrequenzen in der Nachbarschaft des Senders profitieren, was die Tatsache ist, die die Erfindung verwendet.
Das Spektrum für MMDS ist begrenzt (< 200 MHz in USA und in wenigen anderen Ländern; Europa hat das Band nicht zugeordnet), während der Bereich, einige wenige zehn km zu einer Abdeckung eines großen Gebietes führt. Für niedrige Frequenzen, die primär mobilen Anwendungen zugeordnet werden sollen, ist es schwierig, ein freies Spektrum zu finden und eine Frequenzlizenz zu erhalten. Um eine annehmbare Kapazität auf der begrenzten Bandbreite zu erhalten, muss 64 QHM-Modulation mit hohen Anforderungen an C/I benutzt werden, was unter anderem den Betrieb durch mehr als einen Betreiber schwierig macht-, d. h., zwei oder mehr Betreiber können nicht mit einem MMDS-System innerhalb desselben geographischen Gebietes auf demselben Frequenzband konkurrieren. Antennen mit hoher Richtwirkung bei 2 GHz sind schwer herzustellen und groß, was es insgesamt schwierig macht, eine Aufwärtsverbindungsantenne bei jedem einzelnen Teilnehmer vorzusehen. Die vorliegende Erfindung verringert jedoch die Anforderungen für hohe Richtwirkung der Teilneh merantenne. Ein Rückmeldungskanal innerhalb vorliegender MMDS-Frequenzbänder würde auch die Abwärtsverbindung so stark stören, so dass das System äußerst schwierig zu realisieren wäre. Was bleibt, ist es, einen Rückmeldungskanal über ein getrenntes Frequenzband oder vorzugsweise über andere Medien anzubieten, zum Beispiel die Telefonleitung oder DECT. Diese Tatsachen zusätzlich zur Schwierigkeit, einen guten Frequenzausnutzungsfaktor mit einem Oberflächen abdeckenden makrozellularen Netz bei MMDS-Frequenzen zu erhalten, schließt einen (Breitband)-Rückmeldungskanal innerhalb des Bandes aus.
In den USA hat das MMDS-System eine verhältnismäßig große Ausbreitung trotz der Versorgung mit einer begrenzten Frequenzzuordnung. Zum Beispiel kann erwähnt werden, dass TELE-TV (eine Kooperation zwischen NYNEX, Bell Atlantic und Pacific Telsis) drei Millionen digitale Set-Top-Boxen von Thomson mit einem integrierten Telefonmodem als Rückmeldungskanal bestellt hat. Die Set-Top-Box beruht für MMDS' auf den Kabelspezifikationen von DVB oder DAVIC. Die Modulation wird mit 16, 32, 64 oder 256 QAM vorgenommen.
Terrestrische Fernsehsysteme schließen Systeme für Verteilung von Fernsehen, Video und Daten ein und können auch einen terrestrischen Rückmeldungskanal enthalten. Die Erweiterung eines digitalen terrestrischen Netzes in Schweden ist vorgeschlagen worden, und innerhalb der DVB-Interaktivität wird untersucht, ob dies über das Telekommunikationsnetz, DECT oder einen terrestrischen Rückmeldungskanal geschehen soll. Das Decodieren von Daten, Ton und Video wird mit einer terrestrischen DVB Set-Top-Box vorgenommen. Die Modulation wird mit OFDM (orthogonales Frequenz teilungsmultiplex, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) vorgenommen. Trotz der Tatsache, dass die Modulation für MVDS, MMDS und terrestrisches Fernsehen unterschiedlich ist, haben die DVB-Empfänger viele Komponente gemeinsam, zum Beispiel dieselben Schaltungen, die für Codieren und Verschachteln verwendet werden können.
Wie dies vorher erwähnt wurde, sind LMDS, MVDS und HPMP Beispiele von ML-Systemen, während MMDS und terrestrisches Fernsehen Beispiele von MK-Systemen sind.
Um genauer zu definieren, was mit ML-Systemen beziehungsweise MK-Systemen gemeint ist, wird die folgende Zusammenfassung vorgenommen.
Durch das Millimeterwellen(ML)-System wird auf das Folgende Bezug genommen:

• < 5 km allgemeiner Zellenradius von LOS
• Zellulares System
• Frequenzband > 20 GHz
• Niedrige Ausgangsleistung (typischerweise < 52 dBW/Hz)
• Frequenzbreitband (von der Größenordnung von 1 GHz)
• Hohe Kapazität in Aufwärtsverbindung
• Kleine Richtungsantennen mit hoher Richtwirkung

Durch Mikrowellen(MK)-System wird auf das Folgende Bezug genommen:

• < 50 km allgemeiner Zellenradius bei LOS.
• Nicht notwendigerweise zellulares System.
• Frequenzband < 20 GHz.
• Niedrige bis hohe Ausgangsleistung (Repeater haben niedrige Ausgangsleistung, während Basisstation hohe Ausgangsleistung hat).
• Mittelgroßes Frequenzband (in der Größenordnung von 100 MHz).
• Niedrige bis mittlere Kapazität in der Aufwärtsverbindung.
• Mittelgroße Richtungsantenne mit mittelgroßer Richtwirkung.

Im IMMBRA-System in 1 werden sowohl ein ML-System als auch ein MK-System verwendet.
Untersysteme, die Teil des IMMBRA-Systems sind, können in 1 gefunden werden. Die Millimeterwellenbasisstationsantenne (MLBSA) wird hoch in Bezug auf die Umgebung angeordnet, zum Beispiel auf hohen Gebäuden oder alternativ auf hohen Masten. MLBSA ist flächendeckend durch ein Rundum- oder in Sektor aufgeteiltes Antennensystem.
Dies führt dazu, dass Teilnehmer innerhalb von einigen Hunderten bis ungefähr tausend Metern von MLBS zu einem großen Teil Sichtverbindung haben. Außerdem herrscht häufig Sichtverbindung zu mehrstückigen Gebäuden vor, da diese höher als die Umgebung (Gebäude und Vegetation) sind. In dem Ausmaß, wie die Entfernung erhöht wird, wird jedoch die Wahrscheinlichkeit von Sichtverbindung abnehmen. Insbesondere Teilnehmer in niedrigen Gebäuden, die durch hohe Hindernisse umgeben sind, werden ein niedrigeres Ausmaß von Abdeckung haben. Für ML-Systeme besteht eine sehr starke Korrelation zwischen Abdeckung und Sichtverbindung.
Die IMMBRA-Stationsantenne (ISA) ist auf einem Gebäude, einer Stange oder einer Mast angeordnet, so dass niedrige Fortpflanzungsdämpfung zu MLBSA vorherrscht (erfordert Sichtverbindung oder starke und stabile Reflexion).
ISA ist mit einer IMMBRA-Station (IS) verbunden, die nun unter Bezugnahme auf 2 erläutert werden soll.
IS besteht aus einem Teil, der für Senden/Empfangen in Millimeterwellenband (> 20 GHz) bestimmt ist, und aus einem Teil, der für Senden/Empfangen im Mikrowellenbereichband (< 20 GHz) bestimmt ist. Weiter schließt IS ein Steuermodul ein, das Umformatierung von Daten zwischen der MK- und der ML-Ausrüstung handhabt. IS leitet Daten zwischen MLBS und MKT (Mikrowellenendgerät) weiter. Die Kommunikation mit MLBS wird im Millimeterband vorgenommen. Die Kommunikation mit MKT wird im Mikrowellenband vorgenommen. ISA hat eine hohe Antennenverstärkung in Richtung zu MLBSA.
MKT (Mikrowellenendgerät) bezieht sich auf die Ausrüstung beim Teilnehmer, die das Signal zum Basisband herabwandelt, wo es zu einer anderen Ausrüstung geliefert wird, wie zum Beispiel Fernsehen oder Computer. MKT wird häufig Mikrowellen-Set-Top-Box genannt.
Der Informationsaustausch selbst wird in den meisten Fällen zwischen einer Anwendung des Fernsehers oder PCs des Teilnehmers und einer Anwendung an einem anderen Platz, zum Beispiel einem Server, vorgenommen.
IS kann aus einem MLT (Millimeterwellenendgerät, millimetrewave terminal) und einem MKBS (Mikrowellenbasisstation) oder einem MKR (Mikrowellenrepeater) bestehen. Diese Blöcke führen Funktionen gemäß der allgemeinen IS-Beschreibung in 2 aus, wo IS durch eine integrierte Einheit gezeigt ist.
MLT ist ein Endgerät, das es verwaltet, Daten zu und vom Basisband und Millimeterwellen zu decodieren. Dies hat Ähnlichkeit mit einem gewöhnlichen Teilnehmerendgerät, das Daten direkt von einem MLBS empfangt, jedoch höhere Datenraten verwaltet. IS und MKBS haben viele Ähnlichkeiten, wobei beide als Basisstation in MK-Frequenzbändern arbeiten. IS hat jedoch eine Funktionalität, Frequenz über das ML-Frequenzband durchzuleiten. Ein MKBS empfängt Daten im Basisbandformat von einer festen Verbindung, zum Beispiel Kupfer, Fasern oder Funkverbindung.
Transmodulation (TM) zwischen unterschiedlichen Modulationsverfahren kann durchgeführt werden, um die Übertragung auf ML und MK anzupassen, so dass das Betriebsverhalten des Systems optimiert wird, s. 2. TM kann codieren, verschachteln, Kanalentzerrung, Kanal/Verbindungssteuerung usw. einschließen. Zum Beispiel kann Transmodulation zwischen folgenden Arten der Modulation eine Möglichkeit sein:

QPSK: (Vierfasenumtastung, Quaternary Phase Shift Keying)
QAM: (Quadraturamplitudenmodulation)
OFDM: (orthogonales Frequenzteilungs-Multiplexieren, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Schaltungen von der SMATV CATV-Industrie können für TM verwendet werden. Diese werden dort verwendet, um QPSK-modulierte Satellitensignale in QAM-Signale umzuwandeln, wenn diese in Kabelnetzen „transportiert" werden sollen.
ISA MK und ISA ML können integriert sein, wie dies in 2 ersichtlich ist.
Bei gewissen Situationen kann es jedoch vorteilhaft mit getrennten Antenneneinheiten sein, zum Beispiel ISA ML Sichtverbindung zu MLBSA zu geben und es zu ermöglichen, die Abdeckung zu optimieren, von der man will, dass ISA MK sie gibt.
ISA MK kann auch Richtungswirkung haben, was Störungen für Basisstationen und andere Teilnehmer verringert.
Die MK-Endgeräteantenne (MKTA) ist an oder bei dem Haus oder der Wohnung des Teilnehmers angeordnet, abhängig davon, welche Abdeckung gewünscht wird. Ein Mast kann benutzt werden, um die MKTA oberhalb umgebender Hindernisse in Stellung zu bringen.
Da die Kommunikation mit dem Teilnehmer im Mikrowellenband vorgenommen wird, können häufig auch Verbindungen ohne Sichtverbindung eingerichtet werden. Auf diese Weise können zum Beispiel in vielen Fällen niedrige Gebäude trotz einer hohen Vegetation abgedeckt werden, falls diese vorhanden ist.
Die MK-Kommunikation wird bei einer niedrigen Höhe mit Elementen vorgenommen, die keine Sichtverbindung haben, so werden ausreichend gute Frequenzrepeaterqualitäten erhalten. Die ML-Kommunikation wird bei großer Höhe vorgenommen, was die Wahrscheinlichkeit einer Sichtverbindung erhöht. Die Frequenzrepeatereigenschaften von ML sind ausreichend gut, da das ML-Band sehr breit ist und die Fortpflanzungsdämpfung hoch ist.
Ein Teilnehmer innerhalb von LOS-Abdeckung von MLBS kann und sollte direkt über diese verbunden werden und braucht daher nicht über die IMMBRA-Stration (IS) zu kommunizieren, s. 4. Auf diese Weise maximalisiert man die Verwendung des breiten ML-Bandes und verringert die Kapazitätsbelastung des schmaleren MK-Bandes.
Die Kombination von ML- und MK-Systemen trägt dazu bei, die Trennung von MK-Systemen zu erhöhen. MLR (Millimeterwellenrepeater) desselben Typs wie beim ML-System können verwendet werden, um ausweichende Isolierung zwischen zwei MK-Gebieten zu erhalten, um Störungen zu vermeiden (s. 3).
Die Infrastruktur kann durch MK- und ML-Systeme geteilt werden. Dies gilt für teuere Infrastruktur wie zum Beispiel Video-Codierer, Programmanbietung, Videoserver und Transportnetz.
MK-Systeme können für Makrozellenanwendungen verwendet werden, d. h. für Zellenradien von mehr als 5 km. Ein MKBS oder IS kann auch außergewöhnliche Teilnehmer in dünn bevölkerten Gebieten mit Richtungsantenne erfassen (s. Fi gur 3, obere linke Ecke für MKBS beziehungsweise obere rechte Ecke für IS). Für Teilnehmer, die nur eine gewisse Interaktivität benötigen, können MK-Systeme auch in Kombination und mit DECT oder Kupfermodems verwendet werden.
IS als Makrozelle ist nur für ein IS geeignet, das sich in einem äußeren Gebiet befindet, wo IS mit Richtungsantenne verwendet wird, um Teilnehmer außerhalb des dicht bevölkerten Gebietes abzudecken. Dadurch können Teilnehmer bis zu 10 km von der Gemeinde abgedeckt werden.
Innerhalb dicht bevölkerter Gebiete sollen MK-Systeme für Schmalband- zu Breitbandinteraktivität nur in Mikro-Kleinzellenanwendungen verwendet werden, die über MLBS oder HC (main central, Hauptzentrale) verbunden sind, s. 3.
Kombinierte DVB-Empfänger, d. h. Empfänger, die es schaffen, mehrere der Anwendungen zu decodieren, werden entwickelt. Dies führt dazu, dass Telia dieselbe Box an Teilnehmer verkaufen kann, die unterschiedliche Systeme verwenden, und dass Kunden die Box nicht ändern müssen, wenn sie das Antennen-Funksystem wechseln.
In 4 ist beschrieben, wie Auswahl der Funkzugangsform für eine besondere Teilnehmerverbindung vorgenommen wird. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Protokoll für Auswahl der Funkzugangsform für interaktive Breit bandübertragungen. Wenn ein Teilnehmer sich innerhalb einer Entfernung mit Sichtverbindung von MLBS befindet, sollte der Teilnehmer direkt mit der Station verbunden werden. Dies bedeutet natürlich, dass man das breite ML-Band ver wendet und verringert die Kapazitätslast auf das schmale MK-Band. Wenn der Teilnehmer nicht durch MLBS abgedeckt wird, sollte entsprechend dem Protokoll entschieden werden, ob der Teilnehmer durch IS abgedeckt wird. Wenn der Teilnehmer nicht durch IS abgedeckt wird, wird entschieden, ob interaktiver Breitbandbedarf besteht. Wenn dieser Bedarf nicht besteht, wird entschieden, ob der Teilnehmer durch MKBS abgedeckt wird, usw..
Es sollte bemerkt werden, dass das Protokoll sich in erster Linie auf dicht bevölkertes Gebiet bezieht. In dünn bevölkertem Gebiet kann MKBS für interaktive Breitbandübertragungen zur Hauptzentrale (HC) verwendet werden, s. 3.
3 zeigt, wie dies oben erwähnt wurde, ein mögliches IMMBRA-Szenario. Das mit einer Linie umschlossene Gebiet zeigt ein dicht bevölkertes Gebiet an. Innerhalb dieses Gebietes wird ein Gebiet mit interaktiver Breitbandabdeckung direkt zu MLBS zu IS über MLBS geschaffen (MKBS Mikrozelle direkt verbunden zu HC kann auch interaktive Breitbandverbindung ergeben, s. 3). Innerhalb eines dicht bevölkerten Gebietes wird jedoch interaktive Breitbandverbindung nicht direkt zu Makrozellen-MKBS hergestellt. HS (die Hauptzentrale) ist die Einheit, die über den Basisstationen angeordnet ist und die der Hauptanschluss zur umgebenen Welt/dem Transportnetz ist.
Es sollte bemerkt werden, dass das Gebiet durch eingezeichnete Basisstationen abgedeckt ist, wobei die Ringe mit dünnen Linien nur Gebiete anzeigen, wo es eine große Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilnehmer direkt durch MLBS (Millimeterwellenbasisstation) abgedeckt werden können. Mit einem Sichtverbindungsbereich für MLBS von 5 km bedeutet dies, dass alle Orte im bebauten Gebiet von mehreren MLBS abgedeckt werden könnten, wenn es keine Hindernisse gibt, so genannte „redundante" Abdeckung. Redundante Abdeckung trägt dazu bei, das Ausmaß der Abdeckung zu erhöhen und ist ein gutes Verfahren, den Grad der Abdeckung von zum Beispiel 50 auf ungefähr 80% zu erhöhen. Das Verfahren wird danach wahrscheinlich sehr teuer werden, es anzuwenden, weiter den Grad der Abdeckung zu erhöhen. Die Erfindung kann dieses Problem jedoch lösen und ist wahrscheinlich ein ökonomischeres Verfahren, einen hohen Grad der Abdeckung (über 80%) zu erhalten.
Das oben erwähnte sollte nur als eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung angesehen werden, und das Ausmaß des Schutzes der Erfindung wird nur durch das eingeschränkt, was durch die beigefügten Patentansprüche dargelegt wird.

Claims

Verfahren zum Verbindungssteuern in einem System für Breitband-Funkzugriff, wobei das System ein Mikrowellensystem, im Folgenden MK-System genannt, mit einem Millimeterwellensystem, im Folgenden ML-System genannt, integriert und eine Basisstation (MLBS) von einem ersten Typ, die für Millimeterwellenkommunikation ausgerüstet ist, eine Basisstation (IS) von einem zweiten Typ, die für integrierte Mikro- und Millimeterwellenkommunikation für Breitband-Funkzugriff, im Folgenden IMMBRA genannt, ausgerüstet ist, und eine Basisstation eines dritten Typs für Mikrowellenkommunikation (MKBS) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist der Verwendung des Mikrowellensystems bei Nicht-Sichtverbindungen, im Folgenden LOS-Verbindungen genannt, zwischen einer Basisstation und einem Teilnehmeranschluss und der Verwendung des Millimeterwellensystems bei Sichtverbindung zwischen der Basisstation und dem Teilnehmeranschluss, wobei ein Protokoll die Verbindung von gerade jedem Teilnehmeranschluss zu einer Basisstation derart steuert, dass: a) ein Teilnehmeranschluss, der innerhalb der LOS-Abdeckung einer Basisstation (MLBS) des ersten Typs ist, direkt mit der Basisstation vom ersten Typ verbunden wird und nicht über eine Basisstation (IS) vom zweiten Typ kommuniziert, b) ein Teilnehmeranschluss, der innerhalb des Abdeckungsbereichs einer Basisstation vom zweiten Typ ist, aber nicht innerhalb der Abdeckung einer Basisstation (MLBS) vom ersten Typ ist, mit der Basisstation (IS) vom zweiten Typ verbunden wird, c) ein Teilnehmeranschluss, der innerhalb des Abdeckungsbereichs einer Basisstation (MKBS) vom dritten Typ ist, aber nicht innerhalb der LOS-Abdeckung der Basisstation vom ersten Typ (MLBS) oder innerhalb der Abdeckung vom zweiten Typ (IS), mit der Basisstation (MKBS) vom dritten Typ verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, für das Szenario b) mit den Schritten: Eine Basisstation (MLBS) vom ersten Typ, die nicht in LOS mit dem Teilnehmeranschluss ist, der Information über Funk in einem Millimeterband, im Folgenden ML-Band genannt, kommuniziert mit der Basisstation (IS) vom zweiten Typ. Frequenzumsetzung der Information in das Mikrowellenband, im Folgenden MK-Band genannt, in der Basisstation vom zweiten Typ, und Übermitteln der Information auf dem Mikrowellenband mittels der Basisstation vom zweiten Typ an den Teilnehmeranschluss.
Verfahren nach Anspruch 2 mit dem Schritt: eine Transmodulationseinheit (TM) in einem Steuermodul (SM-Einheit) in der Basisstation (IS) vom zweiten Typ verwendet unterschiedliche Modulationsverfahren, vorzugsweise QPSK, QAM, OFDM, zum Anpassen der Funkübertragung für das Millimeterband und das Mikrowellenband.
Verfahren nach Anspruch 3 mit dem Schritt: Die Transmodulatoreinheit (TM) führt Transmodulation durch, einschließlich zumindest Codierung, Verschachtelung, Kanalausgleich und Kanal/Verbindungssteuerung.