DE69804338T2

DE69804338T2 - Verfahren und system für sprache- und datenfunkübertragung zur verbesserung der störungsdiversität

Info

Publication number: DE69804338T2
Application number: DE69804338T
Authority: DE
Inventors: Cornelis Haartsen
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP2001520476A; CN1149764C; CN1276938A; BR9813072A; AU753692B2; WO1999020000A2; WO1999020000A3; DE69804338D1; IL135652A; NO20001959L; RU2216860C2; EP1023787A2; HK1033222A1; NO20001959D0; EP1023787B1; EE200000237A; KR20010052089A; IL135652A0; AU1666099A; CA2306213A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Telekommunikationssysteme und insbesondere Funkkommunikationssysteme für Sprach- und Datenübertragung zwischen zwei oder mehr Telekommunikationseinheiten, von denen mindestens eine mobil sein kann.

Hintergrund der Erfindung

Im letzten Jahrzehnt wurden mehrere Techniken und Konzepte von Funkkommunikationssystemen für mobile Telephonie und Datenübertragung entwickelt. Im allgemeinen können zwei Arten von Mobilkommunikationssystemen unterschieden werden.
Eine ist die Zellularkommunikation, die Dienste für mobile Teilnehmer bereitstellt, die sich relativ schnell durch relativ große Bereiche bewegen können, die Zellen genannt werden. Analoge Zellularsysteme, die zum Beispiel bezeichnet werden mit AMPS, ETACS, NMT-450 und NMT-900, wurden weltweit entwickelt. Digitale Zellularsysteme werden bezeichnet mit IS-54B, D AMPS in den Vereinigten Staaten, PDC in Japan und das paneuropäische GSM-System.
Schnurlosfunkkommunikation ist ein anderes System, das von dem einfachen Heimschnurlostelefon bis zu Geschäftsschnurlossystemen reicht, mit der Möglichkeit zum Bedienen von Hunderten oder selbst Tausenden von Schnurloskommunikationseinheiten über (große) Büros oder Produktionshallen etc. und lokale öffentliche Kommunikation. Analoge Schnurlossysteme werden bezeichnet mit CT0, CT1 und CT1+. Digitale Schnurlossysteme werden bezeichnet mit CT2, CT2-CAI, CT3, PHS und DECT.
GSM, D-AMPS, PDC und CT3, PHS und DECT sind digitale Zugriffstechniken, die auch bekannt sind als TDMA (Zeitvielfachzugriff oder Time Division Multiple Access), wobei die Übertragung in Zeitschlitzen stattfindet und eine Vielzahl von Zeitschlitzen in einem Rahmen zusammengefasst sind. Einige aufkommende Digitalkommunikationssysteme verwenden CDMA (Code Multiplex-Verfahren oder Code Division Multiple Access) als ihre Zugriffstechnik zum Einrichten von Funkkommunikation zwischen Kommunikationseinheiten eines Systems. Im allgemeinen sind solche mobile- oder Schnurloskommunikationssysteme angeordnet, um Dienste auf mehreren Trägern (MC von multiple carrier) in einem Übertragungsband bereitzustellen. Das bedeutet, dass Übertragung auf eines speziellen Trägers bereitgestellt wird entweder unter Verwendung von TDMA oder CDMA.
In Zellularsystemen wie zum Beispiel GSM sind einer oder mehrere Träger individuell für eine Zelle. Zellen, die ausreichend voneinander entfernt sind, können denselben Träger ohne störende Effekte wiederverwenden. Dieses sogenannte Frequenzwiederverwendungsschema erlaubt einem Betreiber, einen großen Abdeckungsbereich mit vielen Benutzern mit nur einem begrenzten Spektrum zu bedienen.
Schnurlossysteme wie DECT oder PHS basieren nicht auf Frequenzwiederverwendung. Stattdessen sind alle Träger für alle Zellen verfügbar. Das System bestimmt, welcher Träger und welcher Kommunikationskanal dieses Trägers für Kommunikationszwecke verwendet mit dem geringsten Betrag von Störung werden kann. Träger und Kommunikationskanäle werden dynamisch zugeteilt bevor und/oder während der Übertragung, was DCA genannt wird (dynamic channel allocation bzw. Dynamische Kanalzuordnung). Entsprechend ist keine Frequenzplanung und kein Involvieren eines Telefonisten erforderlich, der das Frequenzspektrum kontrolliert.
Für Anwendungen im Heimbereich wie eine Schnurlosnebenstelle eines PSTN (Public Switched Telephone Network bzw. Öffentliches Fernsprechwählnetz), oder für drahtlose Nebenstellen eines LAN (Local Area Network bzw. Lokales Datennetz) werden sogenannte unlizenzierte Funkübertragungsbänder verwendet. Das bedeutet, dass Teilnehmer keine Lizenz zum Betreiben von Funkeinrichtungen in einem solchen Funkübertragungsband benötigen. Den unlizenzierten Bändern von Regulierungsbehörden wie ETSI in Europa und FCC in den USA auferlegte Regeln halten jedoch einen einzelnen Benutzer davon ab, ein gesamtes Übertragungsband zu beanspruchen. Solche Regeln beinhalten Kollisionsverhinderungsschemata oder Spreizung. Im Falle von Spreizung ist die Übertragung eines Teilnehmers über das gesamte Übertragungsband gespreizt. Da unterschiedliche Übertragungen unkoordiniert sind, muss eine Funkluftschnittstelle verwendet werden, die robust ist gegenüber Störungen.
Ein globales unlizenziertes Übertragungsband ist bei 2,4 GHz definiert worden. Dieses ISM-Übertragungsband (Industrial Scientific Medical Transmissionband bzw. Industriell- Wissenschaftlich-Medizinisch-Übertragungsband) ist offen für alle Einrichtungen, die die FCC und ETSI Regeln erfüllen. Koordination zwischen Systemen zum Reduzieren von Störungen ist nicht erlaubt. Das bedeutet, dass die Luftschnittstelle eines Kommunikationssystems mit unbekannten Störungen und Störsendern fertig werden muss.
Funkkommunikationssysteme, die in diesem unlizenzierten Band entwickelt werden, haben strikte, von ETSI und FCC definierte Regeln zu befolgen. Im 2,4 GHz-ISM-Übertragungsband ist Spreizung obligatorisch. Dies bedeutet, dass ein für DECT verwendetes DCA-Schema nicht zugelassen ist. Stattdessen muss beispielsweise FH-Spreizung (Frequency Hopping Spreading bzw. Frequenzspringen-Spreizung) oder DS-Spreizung (Direct Sequence Spreading bzw. Direktfolgespreizung) angewendet werden.
Die Internationale Patentanmeldung WO 93/17507 der Anmelderin beschreibt einige FH-Schemata für ein TDMA- Funkkommunikationssystem, wobei Funkkommunikationseinheiten auf Funkkanälen in Übereinstimmung mit pseudo-zufälligen Kanal-Spring-Schemata übertragen. US-A-5,430,775 beschreibt ein Frequenzspringschema, wobei spezielle Kommunikationseinrichtungen synchronisiert sind, um in einer synchronen Art zu springen.
Die Internationale Patentanmeldung WO 93/22850 offenbart ein Verfahren zunehmender Stördiversität in einem TDMA- Funkkommunikationssystem, wobei Frequenzspringen verwendet wird und die Stördiversität dadurch weiter erhöht wird, dass Kommunikationskanäle ebenfalls in einem Zeitschlitzraster springen. Das bedeutet, dass anstelle einer festen Zeitschlitzzuordnung Zeitschlitze zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen in der Position springen, d. h., TH (Zeitschlitzspringen). Jedoch wird darauf hingewiesen, den Steuerkanal einer Zelle in einer Zelle fester Zeitschlitzzuordnung zu halten.
EP-A-0,399,612 betrifft Datenübertragung über Zeitmultiplex- Duplexkanäle bzw. TDD-Kanäle, in denen bedingt durch die asymmetrische Natur der meisten der Datentransaktionen Zeitschlitze, die nicht an der Datenübertragung teilhaben, freigegeben werden und für unidirektionale Übertragungszwecke verfügbar gemacht werden.
Durch Anwendung irgendeines der beiden FH- und TH-Schemata, ist die Übertragung von Information sowohl bezüglich Frequenz als auch bezüglich Zeit zufallsverteilt. Das bedeutet, dass während einer Sitzung ein Kommunikationskanal verschiedene Frequenzen und Zeitpositionen derart belegt, dass die in einem Kommunikationskanal auftretende Störung ein Mittelwert aller Kanäle des Übertragungsbandes ist. Dies ist für Sprachübertragung von besonderem Vorteil.
In der Praxis unterstützen Zellular- und Schnurlosfunkkommunikationssysteme sowohl Sprach- als auch Datenübertragung. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird der Ausdruck Sprachkommunikation verwendet für Echtzeitübertragung von Sprache, wohingegen der Ausdruck Datenkommunikation verwendet wird für die Übertragung von anderer Information einschließlich Nichtechtzeitsprache.
Um fehlerfreie Lieferung von Daten zu ermöglichen, verwendet die Datenübertragung üblicherweise ein Wiederübertragungssystem zur Wiederübertragung von Datenpaketen, die fehlerhaft empfangen worden sind. In einem ARQ-Schema (Automatic Retransmission Query Scheme bzw. Automatisches Wiederübertragungsanfrageschema) wird der Datensender von dem Empfänger über die Umsetzung der vorangegangenen Übertragung unterrichtet. Wenn der Sender informiert worden ist, dass der Empfang fehlerhaft war, werden die fehlerhaften Daten automatisch wieder übertragen. In TDMA-Systemen wie DECT können asymmetrische Datenverbindungen eingerichtet werden, in denen der größte Teil des Zeitschlitzes des TDMA-Rahmens für einen Simplex- Datentransfer zugeteilt ist, d. h., nur in einer Richtung. Jedoch muss mindestens ein Rückwärtskommunikationskanal aufrechterhalten werden, um die ARQ-Information bereitzustellen. Um Verzögerung zu minimieren und dem gemäß den Durchsatz zu maximieren, folgt der Rückkanal unmittelbar den Datenkanälen. Als Folge hiervon kann der Empfänger alle Daten bestätigen, die dem Rückkanal unmittelbar vorangegangen sind.
Jedoch kann bei der Verwendung eines Zeitschlitzspringschemas bedingt durch den Zufallscharakter des Springschemas der Rückkanal in einem speziellen Rahmen vor den Datenpaketen enden. Entsprechend ist eine unmittelbare Bestätigung des Empfangs der Datenpakete im selben Rahmen nicht möglich, einfach, weil der Rückkanal nach dem Empfang der Datenpakete nicht verfügbar ist. Die Abwesenheit der ARQ-Information führt zu einer automatischen Wiederübertragung der zuvor übertragenen Daten durch den Sender. Das ist unabhängig von der Tatsache, dass die Daten korrekt angekommen sein könnten. Fachleute werden bestätigen, dass der Durchsatz des Systems spürbar reduziert ist und ein Durchschnittswert von nur 50% der maximalen Durchsatzkapazität erreicht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Anliegen der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zur Funkkommunikation bereitzustellen, die Zeit-Springen von Zeitschlitzen eines TDMA-Rahmens anwenden, geeignet zur Koexistenz von verschiedenen Kommunikationstypen im selben Rahmen.
Es ist insbesondere ein Anliegen der vorliegenden Erfindung, eine optimierte Zuordnung von Zeitschlitzen eines TDMA- Rahmens bereitzustellen, um Sprachübertragung in fehleranfälligen Funkkommunikationssystemen zu unterstützen wie zum Beispiel in dem unlizenzierten ISM-Band.
Ausgehend von WO 93/22850 als dem relevantesten Stand der Technik und ein Verfahren der Funkkommunikation in einem TDMA-Funkkommunikationssystem bereitstellend, wobei ein Kommunikationskanal mindestens einen Zeitschlitz einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen umfasst, die einen TDMA-Rahmen bilden und wobei ein Zeitschlitz eines Rahmens zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen in der Position springt, werden die obenstehenden und andere Anliegen, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung dadurch bereitgestellt, dass ein einem Sprachkommunikationskanal zugeteilter Zeitschlitz zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen in der Position springt und die Position eines einem Datenkommunikationskanal zugeteilten Zeitschlitzes zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen festgehalten wird.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren folgend wird das Springen von Zeitschlitzen in einem TDMA-Rahmen gesteuert von dem Kommunikationskanaltyp, wie zum Beispiel einem Sprachkommunikationskanal und einem Datenkommunikationskanal. Erfindungsgemäß ist Zeitschlitzspringen zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen beschränkt auf Zeitschlitze, die Sprachkommunikationskanälen zugeteilt sind, während Zeitschlitze, die Datenkommunikationskanälen zugeteilt sind, feste Positionen im Rahmen beibehalten.
Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt eine optimale Stördiversität für Sprachkommunikation bereit, wobei Datenübertragung unter Verfolgung eines ARQ-Schemas ausgeführt werden kann. Dies ist möglich, weil die Folge von Datenkommunikationskanälen nicht betroffen ist von dem erfindungsgemäßen Verfahren derart, dass der Rückkanal immer verfügbar ist, nachdem die Daten übertragen worden sind.
Es ist zu bemerken, dass mit diesem Übertragungsschema die Datenkommunikationskanäle störungsanfälliger sind als die Sprachkommunikationskanäle. Dies ist bedingt durch das Fehlen von Stördiversität für den den Datenkommunikationskanälen zugeteilten Zeitschlitz. Jedoch können durch die Verwendung eines ARQ-Schemas verzerrte Datenpakete leicht durch Anwendung einer Wiederübertragung ersetzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Kommunikationssystem, um Stördiversität für sowohl Sprach- als auch Datenkommunikationskanäle zu verbessern, zur Funkkommunikation in einem vorbestimmten Funkfrequenzübertragungsband angeordnet, das eine Vielzahl von Funkfrequenzübertragungskanälen umfasst, und jeder dieser Funkfrequenzübertragungskanäle umfasst eine Vielzahl von Kommunikationskanälen in einem TDMA-Rahmen. Stördiversität wird erhöht durch das in der Position Springen jedes TDMA- Rahmens über die Frequenzübertragungskanäle.
Das bedeutet, dass durch Anwenden eines Frequenzspringschemas auf die TDMA-Rahmen, beispielsweise derart, dass jeder nachfolgende Rahmen in einem nachfolgenden Funkfrequenzübertragungskanal übertragen wird, die Störung von Datenzeitschlitzen gemittelt wird über das Funkfrequenzübertragungsband des Systems.
Um Zeitschlitzintegrität aufrecht zu erhalten, sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Springpositionen der den Sprachkommunikationskanälen zugeteilten Zeitschlitze beschränkt auf Zeitschlitze eines nicht dem Datenübertragungskanal zugeteilten Rahmens.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch eine klare Trennung zwischen Sprachkommunikationskanälen zugeteilten Zeitschlitzen und Datenkommunikationskanälen zugeteilten Zeitschlitzen bereitgestellt, dass Zeitschlitze für Datenkommunikation von einem Ende eines Rahmens zugeteilt werden, und Zeitschlitze für Sprachkommunikation vom anderen Ende desselben Rahmens. Vorzugsweise ist Sprachkommunikation vorderen Zeitschlitzen eines Rahmens oder einer Rahmenhälfte zugeteilt und Datenkommunikation ist hinteren Zeitschlitzen eines Rahmens oder einer Rahmenhälfte zugeteilt. Das heißt, in einem TDMA/TDD-Kommunikationssystem (TDD = Time Division Duplex bzw. Zeitmultiplex-Duplex) werden Daten in getrennten Hälften eines Rahmens empfangen und übertragen.
Gruppierung von Zeitschlitzen in aufeinanderfolgenden Zügen, d. h. Sprachzeitschlitzgruppierung und Datenzeitschlitzgruppierung ist vorteilhaft bezüglich Störungen, da die Anzahl von durch Teilüberlappung bedingter Kollisionen reduziert wird. Zusätzlich wird ein maximaler Raum für das Springen von Sprachzeitschlitzen bereitgestellt.
Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird Zeitschlitzspringen dadurch erreicht, dass für jeden folgenden Rahmen ein unterschiedlicher Zeitversatz bestimmt wird, der zu dem Zeitschlitz des Sprachkommunikationskanals zugeteilten Rahmens hinzuaddiert wird oder im allgemeinen den Schlitzen, die springen können. Der Zeitversatz besteht aus einem Vielfachen einer Schlitzzeit.
Die Anzahl der für das Springen verfügbaren Zeitschlitzpositionen ändert dynamisch, wenn für Datenkommunikation zugeteilte Zeitschlitze in einem Rahmen hinzugefügt oder freigegeben werden. Wenn ein TDMA-Rahmen N Zeitschlitze umfasst, wird der Zeitspringraum M des Rahmens bereitgestellt durch: M = N - Nd - 1, wobei Nd die Anzahl der Zeitschlitze eines TDMA-Rahmens repräsentiert, der der Datenkommunikation zugeteilt ist. Im Falle eines TDMA/TDD- Rahmens ist der Zeitversatz M:
M = N/2 - N'd - 1, wobei N'd die größte Anzahl von Zeitschlitzen in einer Rahmenhälfte eines TDMA/TDD-Rahmens repräsentiert, der von Datenkommunikationskanälen belegt ist. Es ist zu bemerken, dass bedingt durch asymmetrische Datenkommunikationskanäle die Anzahl der Zeitschlitze, die einer Datenkommunikation zugeteilt sind, differieren kann von einer Rahmenhälfte zu einer anderen eines TDMA/TDD-Rahmens.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kreisen die springenden Zeitschlitze um den Zeitschlitz M - 1 gezählt vom Ende des Rahmens oder der Rahmenhälfte, der der springende Zeitschlitz zugeteilt ist. Kanäle, die außerhalb des Zeitspringraumes verschoben werden, kehren zurück zu diesem Ende des Rahmens. Für TDMA/TDD kann die Umkreisungsprozedur separat für jeden Halbrahmen ausgeführt werden.
Für Synchronisationszwecke wird der Zeitversatz eines Rahmens an jede Kommunikationseinheit eines Kommunikationssystems übertragen, die in einem für Zeitschlitzspringen geeigneten Kommunikationskanal betrieben wird, wie zum Beispiel einem Sprachkommunikationskanal. In einem Funkkommunikationssystem, das angeordnet ist für eine Funkkommunikation zwischen einer Funkzugriffseinheit oder Funkbasisstation und einer Vielzahl von fernen Funkkommunikationseinheiten, wie zum Beispiel tragbaren Telefonen und Computeranordnungen, wird der Zeitversatz von der Funkzugriffseinheit zu den fernen Funkkommunikationseinheiten übertragen.
In Ausgestaltungen der Erfindung, in denen TDMA-Rahmen zwischen Funkfrequenzübertragungskanälen eines Funkfrequenzübertragungsbandes in der Position springen, wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schnelle Synchronisation zwischen Funkkommunikationseinheiten erreicht durch das kontinuierliche Übertragen durch eine Einheit wie zum Beispiel die Funkzugriffseinheit, während die andere Einheit einen speziellen Radiofrequenzübertragungskanal bezüglich des Empfangs der Übertragung abtastet und bei Empfang der Übertragung auf den springenden der Rahmen einrastet. Wenn kein Kommunikationskanal aktiv ist, werden ein oder mehrere sogenannte Dummy-Träger bzw. Blindträger übertragen, die ebenfalls Zeit- und frequenzgesprungen werden.
Zeitspringsynchronisation wird ausgeführt durch Abtasten aller Zeitschlitze eines Rahmens oder Halbrahmens, bis eine Information bezüglich der Zeitspringfolge und des Zeitversatzes umfassende Meldung angekommen ist.
Zum Zwecke des Abtastens führt in noch einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Funkkommunikationseinheit die Abtastdurchläufe durch das gesamte Funkfrequenzübertragungsband aus, wobei ein spezieller Funkfrequenzübertragungskanal abgetastet wird für eine Anzahl von Rahmen, die mindestens gleich der Anzahl der Funkfrequenzübertragungskanäle des Funkkommunikationssystems ist.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Funkkommunikationssystem, das eine Vielzahl von Funkzugriffseinheiten umfasst und eine Vielzahl von fernen Funkkommunikationseinheiten, wobei jede Zugriffseinheit Kommunikationsdienste in einem beschränkten geographischen Bereich oder einer Zelle bereitstellt. Die Funkzugriffseinheiten und die fernen Funktelekommunikationseinheiten sind angeordnet, um Funkkommunikation in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Verfahren bereitzustellen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystems übertragen die Zugriffseinheiten in einem gemeinsamen Funkfrequenzübertragungsband und die Funkzugriffseinheiten haben jeweils eine individuelle Funkfrequenzübertragungskanalspringfolge.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Funkkommunikationssystem bereitgestellt zum Bereitstellen von Funkkommunikation in dem ISM-Frequenzband (Industriell- Wissenschaftlich-Medizinisch), das von 2400 bis 2483,5 MHz reicht, das 79 Funkfrequenzübertragungskanäle umfasst, wobei jeder Kanal eine Übertragungsbandbreite von 1 MHz hat und wobei jeder TDMA-Rahmen eine Länge von 10 ms hat mit einer Sprungrate von 100 Sprünge/s über die Funkfrequenzübertragungskanäle und wobei ein TDMA/TDD- Übertragungsschema implementiert ist, in dem jede Rahmenhälfte 12 aufeinanderfolgende Zeitschlitze enthält.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Funkzugriffseinheit und eine Funkkommunikationseinheit eines Funkkommunikationssystems für Schnurlostelekommunikation, die Sender/Empfänger-Vorrichtungen umfassen und Steuervorrichtungen zum Durchführen von Funkkommunikation entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren.
Die oben erwähnten und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen dargelegt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigt:
Fig. 1 in einer schematischen und veranschaulichenden Weise eine typische Drahtlosheim-Multimedia-Anwendung, auf die die vorliegende Erfindung insbesondere anwendbar ist,
Fig. 2 in einer schematischen und veranschaulichenden Weise ein digitales TDMA/TDD-Übertragungsschema nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 in einer schematischen und veranschaulichenden Weise ein auf das TDMA/TDD-Übertragungsschema der Fig. 2 angewendetes Zeitschlitzspringen nach dem Stand der Technik,
Fig. 4 in einer schematischen und veranschaulichenden Weise eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 5 in einer schematischen und veranschaulichenden Weise ortsgleiche Funkzugriffseinheiten eines Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 in einer schematischen und veranschaulichenden Weise Abtasten für Frequenzspringsynchronisation vor der Zeitspringsynchronisation, und
Fig. 7 in einer schematischen und veranschaulichenden Weise ein erfindungsgemäßes Abtastverfahren einer Funkkommunikationseinheit in einem nicht eingerasteten Bereitschaftsmodus.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben und dargelegt, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer typischen Heim-Multimedia- Anwendung eines Drahtlosfunkkommunikationssystems, das sowohl Sprach- als auch Datendienste bereitstellt.
In dem Haus 1 ist eine Funkzugriffseinheit 2, die auch Funkbasisstation oder RFP (Radio Fixed Part bzw. fester Funkteil) genannt wird über eine Übertragungsverbindung 5 an ein PSTN/ISDN (Public Switched Telephone Network/Integrated Services Digital Network bzw. Öffentliches Wählverbindungsnetz/Dienste Integrierendes Digitales Nachrichtennetz) angeschlossen. Zusätzlich kann eine Steuervorrichtung 3 mit der Funkzugriffseinheit 2 verbunden sein. Darüber hinaus werden in dem Haus 1 Datenverarbeitungsanordnungen, beispielsweise in Form eines Personalcomputers 6 und tragbare Schnurlos- oder Mobilfunktelefone 7 betrieben, die auch als PP (Portable Part bzw. Tragbares Teil) bezeichnet werden. Jede ferne Funkkommunikationseinheit 6, 7 und die Funkzugriffseinheit 3 umfassen Sender/Empfänger- und Antennenvorrichtungen 8. Die Funkkommunikationseinheiten 6, 7 und die Funkzugriffseinheit 2 sind über drahtlose Verbindungen 9 verbindbar, welche sowohl Sprache als auch Daten unterstützen und die gesamte Immobilie abdecken. Einige Verbindungen 9 können simultan betrieben werden. In der Anwendung gezeigt, wird eine externe Kommunikation der Funkkommunikationseinheit 6, 7 bereitgestellt über die Drahtlosverbindungen 9, die zwischengeschaltete Funkzugriffseinheit 2 und die Verbindung 5 zu dem PSTN/ISDN. Interne Verbindungen zwischen der Funkkommunikationseinheit 6, 7 werden von den Funkverbindungen 9 und der Funkzugriffseinheit 2 bereitgestellt.
Ein Beispiel für ein Funktelekommunikationssystem, das sowohl drinnen als auch draußen benutzt werden kann, ist beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung 0,716,514 beschrieben.
Obwohl diese nicht dargestellt sind, werden Fachleute zugeben, dass einige Funkzugriffseinheiten 2 in dem Haus 1 betrieben werden können mit überlappenden Dienstbereichen und dass Funkzugriffseinheiten 2 von angrenzenden Häusern überlappende Dienstebereiche oder Abdeckungsbereiche haben können. Für den Fall von Funkzugriffseinheiten 2, die gemäß der existierenden Niedrigleistungsschnurlos-TDMA-Technologie betrieben werden, wie zum Beispiel die genannten CT3, PHS und DECT, hat jede der Funkzugriffseinheiten 2 und der Funkkommunikationseinheiten einen beschränkten Abdeckungsbereich mit einer Größe von einer Pico, Nano- oder Mikrozelle, deren Radius von einigen Metern bis zu 10 m und 400 m reicht.
Der bekannten DECT-Technologie (Digitale Fortgeschrittene Schnurlostelekommunikation) folgend, wird die Information über eine Luftverbindung 9 gemäß einem TDMA/TDD-Protokoll übertragen, während die erste Hälfte eines Rahmens für Übertragungszwecke und die zweite Hälfte des Rahmens für Empfangszwecke verwendet wird oder umgekehrt. Ein DECT/TDMA- Rahmen umfasst 24 Zeitschlitze und eine Rahmenwiederholzeit T. Während der ersten Hälfte des Rahmens, d. h. der ersten 12 Zeitschlitze, die mit T0, T1, ..., T11 bezeichnet werden, werden Daten von einer Funkzugriffseinheit zu einer fernen Funkkommunikationseinheit übertragen, während in der zweiten Hälfte jedes Rahmens, d. h. den zweiten 12 Zeitschlitzen, die mit R12, R13, ..., R23 bezeichnet werden, die fernen Kommunikationseinheiten Information zu den Funkzugriffseinheiten übertragen werden. Einer typischen Duplex-Funkkommunikationsverbindung zwischen einer Funkzugriffseinheit und einer fernen Funkzugriffseinheit ist ein Schlitz in der ersten Hälfte eines Rahmens und ein korrespondierend angeordneter Schlitz in der zweiten Hälfte eines Rahmens zugeteilt. Jeder Zeitschlitz enthält üblicherweise Steuerdaten, Systemdaten und Information oder Benutzerdaten.
In DECT sind zehn Träger verfügbar für die Übertragung von Information, so dass ein Maximum von 120 Duplex- Funkkommunikationskanälen verfügbar ist. Die Rahmenzykluszeit T ist 10 ms. Die Gesamtzahl der Bits per Zeitschlitz beträgt 480. Entsprechend beträgt die Systembitrate 1152 kb/s. In Europa reicht das DECT-Funkfrequenzübertragungsband von 1880 bis 1900 MHz.
In DECT sind Funkkommunikationskanäle oder Träger definiert. Die Trägerfrequenz und für einen Kommunikationskanal verwendete Schlitze werden bei einem Aufbau zugeteilt. Bis ein Umschalten zu einer anderen Frequenz benötigt wird, beispielsweise, um die Funkverbindung zu einer anderen Funkzugriffseinheit zu übergeben, während die ferne Funkkommunikationseinheit sich bewegt (Zwischenzellen Handover) oder wenn eine spezielle Trägerfrequenz und Kommunikationszeitschlitze verzerrt werden (Zelleninternes Handover). Trägerfrequenz und Zeitschlitzkombinationen werden kontinuierlich adaptiv während einer Übertragung ausgewählt, was bekannt ist als CDCA (Continuous Dynamic Channel Access bzw. Kontinuierlich Dynamischer Kanalzugriff).
In Systemen, die keine dynamische Kanalzuordnung unterstützen oder Funkkommunikationssystemen, in denen Spreizung von Funkkommunikationskanälen zwanghaft ist, wie die von FCC und ETSI für das 2,4 GHz-ISM-Funkfrequenzübertragungsband festgelegten Anforderungen, kann beispielsweise Zeitspringen von Zeitschlitzen angewendet werden, um durch gepulste Störsender bedingte Verzerrungen zu reduzieren.
Fig. 3 zeigt den Effekt des Zeitspringens angewendet auf ein TDMA/TDD-Übertragungsschema, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, in Übereinstimmung mit dem beschriebenen Stand der Technik.
Fig. 3 zeigt zwei aufeinanderfolgende TDMA/TDD-Rahmen, die mit hop(k) bzw. hop(k+1) gekennzeichnet sind. Die erste Hälfte jedes Rahmens ist die Sendeübertragungshälfte, die mit Tx gekennzeichnet ist, während in der zweiten Hälfte von jedem der Empfang Rx stattfindet. Außerdem ist angenommen, dass Duplex-Funkkommunikationskanäle A, B und C eingerichtet sind.
Unter der Annahme, dass ein einem speziellen Kommunikationskanal zugeteilter Zeitschlitz über 10 Schlitzpositionen zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen springt, wird ein Kommunikationskanal A, der während hop(k) in der Zeitschlitzposition 1 ist, beim nächsten Sprung hop(k+1) in der Zeitschlitzposition 11 sein und so weiter. Entsprechend wird der Übertragungskanal B vom Zeitschlitz 2 zum Zeitschlitz 0 und der Kommunikationskanal C vom Zeitschlitz 1 verschoben mit Bezug auf die Rahmenhälfte Tx. Für die Rahmenhälfte Rx wird in diesem Beispiel dasselbe Springschema angewendet, d. h., Springen über 10 Schlitzpositionen, um dadurch eine Schlitzseparation von 12 Schlitzen für einen Multiplexkanal in einem Rahmen aufrechtzuerhalten.
Obwohl dieses Springen beispielsweise sehr gut für Sprachkommunikation funktioniert, ist dieses Springschema nicht geeignet für Datenübertragungsoperationen unter einem sogenannten ARQ-Schema (automatische Wiederübertragungsanfrage). In einem solchen Schema wird eine Wiederübertragungsanfrage, wenn der Empfang fehlerhaft ist, von dem Empfänger zu dem Sender unmittelbar nach Empfang der fehlerhaften Daten und in demselben Rahmen gesendet.
In Fig. 3 sei angenommen, dass Kommunikationskanäle A und B Daten tragen, während der Kanal B für die Übertragung einer ARQ-Anfrageübertragung zugeteilt ist. Während des Springzustandes hop(k) werden im Zeitschlitz 1 Daten übertragen, die im Zeitschlitz 14 bestätigt werden müssen. Das bedeutet, dass während des Empfangs von Daten und deren Bestätigung eine 12 Zeitschlitzen entsprechende Zeitperiode verfügbar ist. Mit einer Rahmenzeit von 10 ms sind für die Überprüfung der empfangenen Daten 5 ms verfügbar.
Nun wird jedoch angenommen, dass in oben beschriebener Weise Zeitspringen angewendet wird. Wie aus Fig. 3 zu sehen ist, wird während des Sprungs hop(k-1) der Datenkanal A bewegt zum Zeitschlitz 11, während der Bestätigungskanal B während des Zeitschlitzes 12 verfügbar ist. Das bedeutet, unmittelbar nachdem die Daten verfügbar sind. In der Praxis können Bestätigungsprobleme auftreten, wenn die Verarbeitungseinheit nicht schnell genug ist, die empfangenen Daten auf Fehler zu evaluieren. Die Mehrheit der derzeit verfügbaren Funkkommunikationsausrüstungen ist nicht befähigt, Rückübertragung innerhalb des Schlitzes zu unterstützen, der unmittelbar an die empfangenen Daten anschließt. Im allgemeinen muss mindestens ein Schlitz Zeitdifferenz verfügbar sein.
In Funkkommunikationssystemen, in denen Zeitschlitze adaptiv zur Übertragung oder zum Empfang ausgewählt werden können, beispielsweise wenn eine große Datenmenge übertragen werden muss von einer Funkzugriffseinheit zu einer fernen Kommunikationseinheit in Form eines Personal-Computers, werden asymmetrische Datenverbindungen eingerichtet. Solche Verbindungen belegen eine Vielzahl von Zeitschlitzen in einem Rahmen in die Richtung zu der fernen Kommunikationseinheit (Downlink bzw. Abwärtsverbindung) und beispielsweise einen einzelnen Zeitschlitz in der Richtung zu der Funkzugriffseinheit (Uplink bzw. Aufwärtsverbindung). Beim Anwenden von Zeitspringen gibt es ein ernsthaftes Risiko, dass der Rückkanal verfügbar wird, bevor alle Daten in einem Rahmen übertragen worden sind, so dass Bestätigung während desselben Rahmens nicht möglich ist. Das Fehlen einer Bestätigung wird automatisch zu einer Wiederübertragung von Daten führen, selbst wenn kein Fehler auftritt, was den Datendurchsatz des Systems spürbar reduziert und im Mittel werden nur 50% der maximalen Durchsatzkapazität erreicht.
Fig. 4 zeigt ein verbessertes Zeitschlitzspringen gemäß der vorliegenden Erfindung. Um die Erfindung erklären zu können, wird ein TDMA/TDD-Kommunikationsschema angenommen entsprechend der Fig. 3.
Dem Verfahren der Erfindung folgend wird ein Springen eines Zeitschlitzes zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen abhängig gemacht von dem Typ des Kommunikationskanals, dem der Zeitschlitz zugeteilt ist.
In Fig. 4 sind Zeitschlitze A, B und C als Sprachkommunikationskanäle gewählt, während der Zeitschlitz d Datenkommunikation bereitstellt, d. h., keine Echtzeitsprachinformation, beispielsweise ein ARQ-Protokoll verwendend.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren folgend belegt der den Datenkommunikationskanälen zugeteilte Zeitschlitz d eine feste Position im Rahmen, während die Zeitschlitze A, B und C, die Sprachkommunikation zugeteilt sind, zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen in der Position springen. Wie in Fig. 4 gezeigt, springt der Sprachkommunikationskanal A von dem Zeitschlitz 1 während hop(k) zu dem Zeitschlitz 6 während hop(k+1) in Bezug auf die erste Rahmenhälfte, d. h., eine Sprunglänge von 5 Zeitschlitzpositionen. In diesem Beispiel können Sprachzeitschlitze nicht über Datenzeitschlitze springen, um Schlitzintegrität aufrecht zu erhalten und Schlitzüberlappung zu vermeiden. Im vorliegenden Beispiel kreisen die Sprachzeitschlitze derart um einen Zeitschlitz 6, dass bei einer Zeitschlitzsprunglänge von 5 Schlitzpositionen der Sprachkommunikationskanal B vom Zeitschlitz 2 während hop(k) zum Zeitschlitz 0 während hop(k+1) springen wird, während der Sprachkommunikationskanal C vom Zeitschlitz 3 während hop(k) zum Zeitschlitz 1 während hop(k+1) springt. Dasselbe Springschema wird auf die Sprachkommunikationszeitschlitze in der zweiten Hälfte jedes Rahmens angewendet.
Wie aus Fig. 4 zu sehen ist, sind die der Datenkommunikation zugeteilten Zeitschlitze nicht von dem Zeitspringen betroffen derart, dass ein Rückkanal immer nach den Datenkanälen liegt, in denen die Daten gesendet werden, so dass eine geeignete Bestätigung innerhalb desselben Rahmens garantiert ist.
Da Sprachkommunikationskanäle oder Sprachträger und Datenkommunikationskanäle oder Datenträger nicht kollidieren sollen, ist eine klare Separation zwischen Sprach- und Datenträgern eingerichtet. Datenträger sind von einem Ende des TDMA-Rahmens, d. h. einem Halbrahmen im Falle von TDMA/TDD-Kommunikation eingerichtet, während Sprachträger eingerichtet sind von dem anderen Ende des TDMA-Rahmens oder Halbrahmens. Sprachkommunikationskanäle sind berechtigt, über die nicht von den Datenkommunikationskanäle benutzten Schlitze zu springen. Die in Fig. 4 gezeigte Zeitschlitzzuordnung erfüllt diese bevorzugte Ausgestaltung.
Für die Zuordnung von Datenkommunikationskanälen wird während der Datenübertragung zuerst eine spezielle Duplexkommunikation eingerichtet, die unter anderem verwendet wird für zusätzlichen Austausch von Aufbauinformation. Danach können einige Duplex-Datenkommunikationskanäle mit einem Schlitz in beiden Rahmenhälften hinzugefügt werden. Wenn die benötigte Anzahl von Schlitzen ungerade ist, kann ein Simplexkommunikationskanal oder Träger (nur einen einzelnen Schlitz belegend) eingerichtet werden. Die Datenkommunikationskanäle sind vorzugsweise in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen angeordnet mit möglichst hohen Schlitznummern innerhalb des Rahmens oder Halbrahmens. Schlitzgruppierung in aufeinanderfolgenden Zügen ist vorteilhaft in bezug auf Störungen, da es die Anzahl von durch partielle Überlappung bedingten Kollisionen reduziert. Zusätzlich verbleibt möglichst viel Raum für Zeitspringen von Sprachträgern.
Wenn Datenkommunikationskanäle in oben beschriebener Weise Zeitschlitzen zugeteilt sind, kann der verbleibende Raum in einem Rahmen oder Halbrahmen für Duplex- Sprachkommunikationskanäle verwendet werden. Noch einmal, um Kollisionen zu minimieren, sollten auch Sprachkommunikationskanäle gruppiert sein, das bedeutet, sie sollten immer zu einem Referenzzeitschlitz zugeteilt sein mit möglichst geringer Nummer. Wenn ein Sprachkommunikationskanal mit einer niedriger Referenznummer freigegeben wird, sollte der Sprachkommunikationskanal mit der höchsten Referenznummer zu dem gerade freigegebenen Zeitschlitz wechseln.
Fachleute werden bestätigen, dass der Springraum, d. h., die Anzahl der für Zeitschlitzspringen verfügbaren Springpositionen sich dynamisch ändern kann, wenn Träger hinzugefügt oder freigegeben werden.
Für ein System mit N Schlitzpositionen in einem Rahmen kann der Zeitspringraum M in einem Rahmen definiert werden als:
M = Nd - 1,
wobei Nd die Gesamtzahl der Zeitschlitze des TDMA-Rahmens ist, die von Datenkommunikationskanälen belegt sind.
In einem TDMA/TDD-Funkkomrnunikationssystem ist der Zeitspringraum M definiert durch:
M = N/2 - Nd' - 1
wobei Nd' die größte Anzahl von Zeitschlitzen in einem Halbrahmen eines TDMA/TDD-Rahmens ist, die von Datenkommunikationskanälen belegt ist. Dies gilt, um Duplex- und Simplexdatenkommunikations-Kanäle in einem Rahmen auszuweisen. Mit dieser Definition von M bleibt immer ein Schlitzpaar (M, M+N/2) leer und kann für Trägeranforderungen von anderen Einheiten benutzt werden.
Wendet man das Vorstehende auf das in Fig. 4 gezeigte Beispiel an mit N = 24 und Nd = N'd = 4, so folgt, dass M = 7 gilt. Entsprechend kreisen die für Sprachkommunikation zugeteilten Zeitschlitze um den Zeitschlitz M - 1 gezählt vom Ende des TDMA-Rahmens bzw., der Rahmenhälfte im Falle von TDMA/TDD-Kommunikationssystemen, von dem aus die Sprachkommunikationskanäle angeordnet sind. Das bedeutet in dem gezeigten Beispiel, die niedriger nummerierten Schlitzpositionen.
Zeitspringen wird durch Addieren eines Zeitversatzes zu den Sprachkommunikationskanälen oder Sprachträgern erreicht, vorzugsweise identisch im ersten und im zweiten Halbrahmen des TDMA/TDD-Schemas, und durch gleiches Anwenden auf alle Sprachkanäle. Dieser Zeitversatz, in der Einheit von Schlitzzeiten, kann willkürlich gewählt werden, doch kleiner als der verfügbare Springraum M. Der Zeitversatz kreist um die Grenze des Zeitspringraumes und Kanäle, die außerhalb des Zeitspringraumes verschoben werden, kehren zu dem Start des Rahmens zurück, wie oben beschrieben. Mit diesem Schema bleiben die Duplex-Bestandteile eines TDMA/TDD-Schemas intakt, d. h., die Uplink- und Downlink-Schlitze sind in unterschiedlichen Rahmenhälften.
Fachleute werden bestätigen, dass unterschiedliche Zeitversätze in unterschiedlichen Funkkommunikationssystemen angewendet werden können, um selbst die Stördiversität zu erhöhen in einem Funkkommunikationssystem, das mehrere Funkzugangseinheiten mit überlappender Abdeckdung der Dienstbereiche umfassen.
In dem oben beschriebenen Verfahren der Erfindung werden die Datenkommunikationskanäle nicht in der Zeit gespreizt derart, dass sie geeignet wären für eine Verzerrung durch pulsierende Störsender.
Obwohl der nachteilige Effekt solcher Verzerrungen durch die Verwendung eines ARQ-Übertragungsprotokolls gelindert werden kann, kann das erfindungsgemäße Verfahren, um die Immunität gegen Störungen zu erhöhen auch angewendet werden in Verbindung mit einem FH-Schema (Frequenzspringschema). Durch Aufteilen der verfügbaren Funkfrequenzübertragungsbänder in eine Vielzahl von Frequenzübertragungskanälen und durch Veranlassen aufeinanderfolgender Rahmen, in aufeinanderfolgenden Übertragungskanälen übertragen zu werden, kann der Effekt einer Störquelle in einem oder mehreren der Frequenzübertragungskanäle gemittelt werden über die Gesamtheit der verfügbaren Frequenzübertragungskanäle.
Diese Art von Frequenzspringen zusätzlich zu dem Zeitschlitzspringen (TH) stellt ein sehr geeignetes Funkkommunikationssystem bereit für die Verwendung in dem 2,4 MHz ISM-Band, in dem ernstzunehmende Störer beispielsweise Mikrowellenöfen für die Zubereitung von Lebensmitteln in Häusern sind. Diese Mikrowellenöfen werden genau in der Mitte des 2,4 GHz-Bandes betrieben und stören eine Anzahl von Frequenzübertragungskanälen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung nach der Erfindung, insbesondere für die Verwendung in dem ISM- Funkfrequenzübertragungsband, sind 79 Funkfrequenzübertragungskanäle mit einer Bandbreite von 1 MHz definiert, so dass die FH-Folgenlänge 79 ist. Das Frequenzspringen wird zyklisch angewendet, indem nach 79 Springfrequenzen dieselbe Frequenz wieder besucht wird. In Anlehnung an einen TDMA-Rahmen mit einer Länge von 10 ms ist eine Springrate von 100 Sprünge/s über die Funkfrequenzübertragungskanäle eingerichtet.
Ein wichtiger Problempunkt bei Spring-Systemen ist die Synchronisation: Eine Kommunikation ist nur durchführbar, wenn sowohl der Sender als auch der Empfänger synchron springen. Die Synchronisations- oder Akquisitionsprozedur muss bezüglich minimierter Akquisitionsverzögerung und bezüglich Leistungsverbrauch im Bereitschaftsmodus optimiert sein.
Betrachte ein Funkkommunikationssystem, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Eine Anzahl unabhängiger Funkzugriffseinheiten X, Y bzw. Z sind dargestellt, die jeweils einen Abdeck- oder Betriebsbereich x, y bzw. z haben und sowohl FH- als auch TH- Schemata gemäß der vorliegenden Erfindung anwenden. Wenn auf einer Funkzugriffseinheit kein Verkehr herrscht, unterstützt sie zumindest einen Dummy-Träger, der eine Bake bereitstellt. Das heißt, ein Träger über den keine Benutzerdaten übertragen werden (siehe Fig. 2). Um eine konstante Kollision zwischen zwei benachbarten Funkzugriffseinheiten zu vermeiden, werden sowohl Zeitspringen als auch Frequenzspringen auf den Dummy- Träger angewendet. Unterschiedliche Funkzugriffseinheiten haben vorzugsweise unterschiedliche Springfolgen, indem die FH-Folge hergeleitet wird von der Identität der Funkzugriffseinheit. Jede Funkzugriffseinheit verbreitet ihre Identität durch Rundsenden derart, dass eine ferne Kommunikationseinheit, die mit einer solchen Funkzugriffseinheit zu kommunizieren wünscht, fähig ist, die angewendete Springfolge aufzunehmen. Geeignete Frequenzspringfolgen werden in dem genannten Stand der Technik beschrieben.
Wenn, wie oben beschrieben, die FH-Folge derart ist, dass dieselbe Frequenz noch mal besucht wird, nachdem alle anderen Funkübertragungskanäle besucht worden sind, kann eine unsynchronisierte, nicht eingerastete ferne Funkkommunikationseinheit an einem einzelnen Übertragungskanal warten, während sie alle Zeitschlitze abtastet. Sobald ein geeignetes Signal empfangen wird, kann die nicht eingerastete Einheit dem Sender durch Springen mit derselben Rate und derselben Zeitspringfolge folgen, wie sie von der Identitätsinformation hergeleitet worden ist.
Zeitspringfolgen können von der Rahmennummer abhängig gemacht werden. Durch Definieren einer absoluten Rahmennummer, die regelmäßig rundgesendet wird, kann eine Einheit, die FH- Synchronisation gefunden hat, einem Sender durch Springen mit den Rahmen folgen und alle Zeitschlitze hiervon abtasten. Sobald der Rahmen ankommt, in dem die absolute Rahmennummer rundgesendet wird, kann auch TH-Synchronisation eingerichtet werden. Der optimale Zeitpunkt zum Springen ist N/2 + 1 Schlitze nach dem Schlitz, in dem das geeignete Signal empfangen worden ist, für den Fall von TDMA/TDD- Kommunikationssystemen, die N Zeitschlitze umfassen. Dies wird unter Zuhilfenahme von Fig. 6 erklärt.
Die abtastende Einheit W weiß nicht, welchen Zeitschlitz die Einheit X zum Senden benutzt. Die beiden Extreme sind gezeigt als X1, das ist der erste Zeitschlitz in einer Rahmenhälfte und X2, das ist der letzte Zeitschlitz in einer Rahmenhälfte. In der Figur sind die entsprechenden Zeitschlitze schraffiert. Wenn die Einheit W exakt N/2 + 1 Schlitze nach der vorderen Flanke des empfangenen Schlitzes zur nächsten Frequenz springt, wird ein vollständiges Abtasten in dem nächsten Funkübertragungsfrequenzband jeden zeitverschobenen Träger erwischen, der von den Verschiebemustern bestimmt ist, wie durch ein Kreuz in der entsprechenden Rahmenhälfte dargestellt. Das Abtasten kann sogar beschränkt werden auf N - 1, wodurch ein Schlitz zum Einstellen des Frequenzsynthesizers der abtastenden Einheit W bereitgestellt wird.
Eine Einheit im Bereitschaftsmodus hat vorzugsweise ein sehr niedriges Tastverhältnis, um Energieverbrauch zu sparen. Die Einheit muss periodisch "aufwachen", um auf die Anwesenheit von Funkruf-Meldungen hin zu prüfen. Einheiten, die eingerastet sind, d. h. FH- und TH-synchronisiert, können zu einer Funkzugriffseinheit ein sehr niedriges Tastverhältnis haben. Zwischen den Aufwachperioden kann eine ferne Kommunikationseinheit im Bereitschaftsmodus immer aufwachen und eine Verbindung einrichten, da sie vollständig mit der Funkzugriffseinheit synchronisiert ist. Demgegenüber hat eine Funkzugriffseinheit zu warten, bis die Einheit im Bereitschaftsmodus aufwacht, bevor sie eine Verbindung einrichten kann. Wenn FH und TH noch nicht eingerichtet worden sind, muss die ferner Funkkommunikationseinheit jedoch periodisch aufwachen, um ein automatisches Einrasten zu unterstützen. Der Aufwachzyklus einer fernen Funkkommunikationseinheit im Bereitschaftsmodus sollte durch den Sendezyklus der Funkzugriffseinheit gleiten.
Unter der Annahme, dass eine Funkzugriffseinheit einen Funkfrequenzübertragungszyklus von 79 hat, wie oben beschrieben, kann der Aufwachzyklus der fernen Kommunikationseinheit im Bereitschaftsmodus beispielsweise gewählt werden zu 78. In diesem Fall bewegt sich die ferne abtastende Einheit (SU) im Bereitschaftsmodus in Schritten von -1 durch den Zyklus der Funkzugriffseinheit oder Basisstation (BS), wie in Fig. 7 offenbart. Vorzugsweise sind die Abtastzeiten in der Einheit im Bereitschaftsmodus etwas größer als die Schritte in dem Gleitprozess, um Schlitzfehlanpassungen zu berücksichtigen.
Um den Akquisitionsprozess zu beschleunigen, wird eine Funkrufmeldung häufiger gesendet oder sogar in allen leeren Schlitzen oder Dummy-Trägern enthalten eine Funkrufmeldung. Beim Anwenden der FH-Folge in umgekehrter Reihenfolge, d. h. umgekehrt zur normalen FH-Folge, wird die ferne Kommunikationseinheit im Bereitschaftsmodus in einen Aktivmodus gezwungen, in dem sie kontinuierlich abtastet.
Obwohl nicht explizit offenbart, können zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung Funkzugriffseinheiten und Funkfernkommunikationseinheiten bereitgestellt werden mit angemessenen Sender/Empfänger-Vorrichtungen und Steuervorrichtungen, angeordnet für den Betrieb in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausgestaltungen von TDMA- und/oder TDMA/TDD- Funkkommunikationssystemen erläutert worden ist, ist die Erfindung nicht auf eine spezielle Art von Funkkommunikationssystemen beschränkt und ist generell anwendbar auf Mobil-, Schnurlos-, und jedwede andere Funkkommunikationssysteme.

Claims

1. Funkkommunikationsverfahren in einem Zeitvielfachzugriff- (TDMA)-Funkkommunikationssystem, wobei ein Kommunikationskanal (A, B, C, D) mindestens einen Zeitschlitz einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen (0-23) umfasst, die einen TDMA-Rahmen bilden und wobei ein Zeitschlitz eines Rahmens in der Position springt zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen (hop (k), hop (k+1)),

dadurch gekennzeichnet,

dass ein zu einem Sprachkommunikationskanal (A, B, C) zugeteilter Zeitschlitz in der Position springt zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen (hop(k), hop(k+1)) und die Position eines einem Datenkommunikationskanal (d) zugeteilten Zeitschlitzes festgehalten wird zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Springpositionen von Sprachkommunikationskanälen (A, B, C) zugeteilten Zeitschlitzen beschränkt sind auf Zeitschlitze von Rahmen, die nicht Datenübertragungskanälen (d) zugeteilt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei Zeitschlitze für Datenkommunikationskanäle (d) von einem Ende eines Rahmens angeordnet sind und wobei Zeitschlitze für Sprachkommunikationskanäle (A, B, C) von einem anderen Ende dieses Rahmens angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei Datenkommunikationskanälen (d) zugeteilte Zeitschlitze so sehr als möglicht gruppiert sind in aneinander angrenzende Zeitschlitze von dem Ende des Rahmens.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Sprachkommunikationskanälen (A, B, C) zugeteilten Zeitschlitze so sehr als möglich in aneinander angrenzende Zeitschlitze gruppiert sind von dem anderen Ende dieses Rahmens.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder TDMA-Rahmen aufgeteilt ist in eine erste Hälfte (Tx) und eine zweite Hälfte (Rx) aufeinanderfolgender Zeitschlitze, wobei ein Duplex-Kommunikationskanal korrespondierende Zeitschlitze in jeder Rahmenhälfte umfasst in Übereinstimmung mit einem TDD-Schema und wobei diese Zeitschlitze springen und in Übereinstimmung mit einem Halbrahmen ausgewählt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jeden folgenden Rahmen ein unterschiedlicher Zeitversatz bestimmt wird, der zu den Zeitschlitzen dieses einem Sprachkommunikationskanal (A, B, C) zugeteilten Rahmens hinzugefügt wird, wobei dieser Zeitversatz ein Mehrfaches einer Schlitzzeit umfasst.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein TDMA-Rahmen N Zeitschlitze umfasst und wobei ein Zeitspringraum M in einem Rahmen definiert ist durch:

M = N - Nd - 1,

wobei Nd die Anzahl der Zeitschlitze dieses TDMA-Rahmens ist, die durch Datenkommunikationskanäle (d) belegt sind und wobei im Falle eines TDMA/TDD-Rahmens gilt:

M = N/2 - N'd - 1

wobei N'd die größte Anzahl von Zeitschlitzen in einer Rahmenhälfte (Tx, Rx) dieses TDMA/TDD-Rahmens ist, die durch Datenkommunikationskanäle (d) belegt sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die springenden Zeitschlitze um den Zeitschlitz M - 1 kreisen, gezählt von dem anderen Ende des TDMA-Rahmens, das ist der ersten und zweiten Rahmenhälfte im Falle eines TDMA/TDD- Funkkommunikationssystems.

10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei der Zeitversatz eines Rahmens übertragen wird zu jeder Kommunikationseinheit des Funkkommunikationssystems, die auf einem Sprachkommunikationskanal (A, B, C) dieses Rahmens arbeitet.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jeden Rahmen eine Rahmenreferenz bestimmt ist, diese Rahmenreferenz zu jeder Kommunikationseinheit des Funkkommunikationssystems übertragen wird und wobei eine Springfolge der Zeitschlitze der Rahmenreferenz zugeordnet ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funkkommunikationssystem angeordnet ist zur Funkkommunikation in einem vorbestimmten Funkfrequenzübertragungsband, das eine Vielzahl von Funkfrequenzübertragungskanälen umfasst und jeder dieser Funkfrequenzübertragungskanäle eine Vielzahl von Kommunikationskanälen in einem TDMA-Rahmen umfasst, wobei jeder TDMA-Rahmen in der Position springt zwischen den Funkfrequenzübertragungskanälen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei jeder nachfolgende Rahmen in einem nachfolgenden Funkfrequenzübertragungskanal übertragen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Funkkommunikationssystem mindestens eine erste und eine zweite Funkkommunikationseinheit umfasst, wobei diese zweite Einheit kontinuierlich in mindestens einem Zeitschlitz eines Rahmens sendet und wobei ein Funkkommunikationskanal zwischen einer ersten und einer zweiten Einheit eingerichtet wird, dadurch dass die erste Einheit einen speziellen Funkfrequenzübertragungskanal abtastet bezüglich des Empfangs einer Übertragung der zweiten Einheit, und wobei auf den Empfang dieser Übertragung hin die erste Einheit auf das Springen der zweiten Einheit einrastet.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei zum Zwecke des Abtastens die erste Einheit kontinuierlich das gesamte Funkfrequenzübertragungsband überstreicht, wobei ein spezieller Funkfrequenzübertragungskanal abgetastet wird für eine Anzahl von Rahmen, die zumindest gleich der Anzahl der Funkfrequenzübertragungskanäle des Funkkommunikationssystems ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die erste Einheit eine ferne Funkkommunikationseinheit ist, wie zum Beispiel eine tragbare oder mobile Funkkommunikationseinheit (6, 7) und die zweite Funkkommunikationseinheit eine Funkzugriffseinheit (2) eines Funkkommunikationssystems ist, das eine Vielzahl von fernen Funkkommunikationseinheiten (6, 7) umfasst.

17. Funkkommunikationssystem, das eine Vielzahl von Funkzugriffseinheiten (2) umfasst und eine Vielzahl von fernen Funkkommunikationseinheiten (6, 7), wobei jede Funkzugriffseinheit (2) Funkkommunikationsdienste in einem begrenzten geographischen Areal oder einer Zelle bereitstellt, wobei die Funkzugriffseinheiten (2) und die fernen Funkkommunikationseinheiten (6, 7) angeordnet sind, um Funkkommunikation in Übereinstimmung mit dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 16 bereitzustellen.

18. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 17, wobei die Funkzugriffseinheiten (2) auf einem gemeinsamen Funkfrequenzübertragungsband übertragen, wobei eine Funkfrequenzübertragungskanalspringfolge individuell für eine Funkzugriffseinheit (2) ist.

19. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 17 oder 18, angeordnet zum Bereitstellen von Funkkommunikation in dem ISM-Frequenzband, das von 2400 bis 2483,5 MHz reicht und 79 Funkfrequenzübertragungskanäle umfasst, von denen jeder Kanal eine Übertragungsbandbreite von 1 MHz hat, wobei jeder TDMA-Rahmen eine Länge von 10 ms mit einer Springrate von 100 Sprünge/s über die Funkfrequenzübertragungskanäle hat und wobei jeder TDMA- Rahmen eine erste (Tx) und eine zweite Rahmenhälfte (Rx) hat, von denen jede 12 aufeinanderfolgende Zeitschlitze in Übereinstimmung mit einem TDMA/TDD- Kommunikationsschema hat.

20. Funkzugriffseinheit (2) eines Funkkommunikationssystems für Schnurlostelekommunikation, das eine Sender/Empfänger-Vorrichtung (8) und eine Steuervorrichtung (9) umfasst, die angeordnet sind zum Bereitstellen von Funkkommunikation in Übereinstimmung mit einem der vorhergehenden Ansprüche.

21. Funkkommunikationseinheit (6, 7) eines Funkkommunikationssystems für Schnurlostelekommunikation, die eine Sender/Empfänger-Vorrichtung (8) und eine Steuervorrichtung umfasst, die angeordnet sind zum Durchführen von Funkkommunikation in Übereinstimmung mit einem der Ansprüche 1 bis 19.