WO1999016188A1 - Drahtloses fdd/tdma-kommunikationssystem mit funkfeststation und mobilstationen - Google Patents

Drahtloses fdd/tdma-kommunikationssystem mit funkfeststation und mobilstationen Download PDF

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WO1999016188A1
WO1999016188A1 PCT/EP1998/006240 EP9806240W WO9916188A1 WO 1999016188 A1 WO1999016188 A1 WO 1999016188A1 EP 9806240 W EP9806240 W EP 9806240W WO 9916188 A1 WO9916188 A1 WO 9916188A1
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time
base station
dbs
time slot
frequency
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Application number
PCT/EP1998/006240
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English (en)
French (fr)
Inventor
Edgar Kühn
Christoph Sperber
Original Assignee
Alcatel
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2615—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using hybrid frequency-time division multiple access [FDMA-TDMA]

Definitions

  • the invention relates to a radio fixed station according to the preamble of claim 1, a mobile station according to the preamble of claim 9 and a wireless communication system with such a radio station and at least two such mobile stations according to claim 10.
  • Wireless communication systems with base stations and mobile stations are used in different areas for the communication of mobile subscribers with one another or between mobile subscribers with fixed network subscribers.
  • cellular mobile radio according to the so-called GSM standard (Global System for Mobile Communications) or the wireless telephone system according to the so-called DECT standard (Digital Enhanced Cordless Telephone) should be mentioned.
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • DECT Digital Enhanced Cordless Telephone
  • This mobile radio system consists of several base stations, each to supply a so-called radio cell and from several mobile stations that can move in these radio cells
  • Mobile stations contain the base station and the mobile stations each have a transmitting part and a receiving part in order to exchange radio signals with one another.
  • the transmitting part of the base station sends radio signals at a first frequency in the so-called downlink (also called “downlink”) to the mobile stations and the receiving part of the base station receives the radio signals from the in the so-called upward direction (also called “uplink”) at a second frequency Mobile stations.
  • the radio transmission method used in GSM is described in the above book by M. Mouly and M.-B. Pautet described in more detail in chapter 4.2.1 .1.
  • the duplex distance between the first frequency and the second frequency is 45 MHz.
  • a time slot multiplex is transmitted on each frequency, a time pattern with eight time slots being used both in the downward and in the upward direction.
  • the time grid for the upward direction is shifted in time from the time grid for the downward direction.
  • the mutual shift is exactly three time slots and has the following purpose: Because of the time-shifted transmission and reception, transceiver devices can be used in the mobile stations that only require a frequency generator (also called a synthesizer). The synthesizer then has enough time to switch from one frequency to the other frequency. At least two synthesizers are conventionally used in the base stations of the GSM mobile radio system, namely one for the transmitting part and one for the receiving part. It is not necessary to switch the synthesizers in the base station from the transmission frequency to the reception frequency.
  • the known GSM mobile radio system is used essentially for radio coverage of larger areas ("outdoor radio coverage") and less for radio coverage of areas with smaller dimensions, such as office buildings or private apartments.
  • the so-called "indoor radio coverage" - telephone systems are known, such as the cordless telephone system according to the DECT standard.
  • the DECT telephone system transmits the radio signals in different time slots, each time slot corresponding to a radio channel.
  • the radio signals are transmitted on the same frequency in both the downward and upward directions.
  • the transmissions in the downward and upward direction are separated from one another in the time plane (so-called time duplex).
  • time duplex In the DECT telephone system there is no switching between a transmission frequency and a reception frequency.
  • a wireless communication system of the type mentioned at the outset is now to be provided for indoor radio communication, i.e. a wireless communication system with a radio base station and with at least two mobile stations, each containing a transmitting part and a receiving part, in order to transmit radio signals within a first time grid from the base station to the at least two mobile stations on a first frequency (downlink frequency) in the time slot multiple and around to transmit radio signals from the at least two mobile stations to the base station within a second time grid on a second frequency (uplink frequency) in the time slot multiple, which is shifted in time with respect to the first time grid.
  • the use of conventional base stations, such as GSM base stations is too expensive because these base stations are very complex.
  • the object of the invention is to improve the above-mentioned wireless communication system and the radio base station provided therefor and the mobile stations provided therefor in such a way that the radio base station is of simple construction and can communicate wirelessly with as many of the mobile stations as possible.
  • the object is achieved by a base station with the features according to claim 1, by a mobile station and by a wireless communication system according to one of the independent claims.
  • the base station contains a time circuit which is connected to the transmitting part and to the receiving part and which controls the mutual displacement of the time slots as a function of the total length of one of the time slots.
  • the mobile stations also each contain a time circuit connected to their transmitting part and their receiving part, which controls the mutual shift of the time slots depending on the total length of one of the time slots.
  • the radio station and mobile station equipped with such a time circuit are capable of shifting the time grid for the downward and upward direction to the extent that they overlap as little as possible.
  • the first frequency is used as long as possible in the downward direction and the second frequency is used as long as possible in the upward direction.
  • the mutual Shift of the time grid as a function of the total length of one of the time grids is set and not, as in the prior art, is set as a function of the time period which is required for switching the synthesizer. If the time grid is very long, the displacement is also selected to be very large according to the invention.
  • the proposed base station can thus communicate wirelessly with as many mobile stations as possible.
  • the mutual shift of the time grid is particularly advantageous to set the mutual shift of the time grid to half the total length of the shorter time grid.
  • the two time grids thus overlap by at most the length that corresponds to half of the shorter time grid.
  • the time slots comprise a certain number of time slots and the shift is set so that it corresponds to a full line part of this number of time slots. This synchronizes the two time slots and simplifies the switching of the synthesizer.
  • the invention can be used in systems where a different time pattern is used in the upward direction than in the downward direction.
  • the invention can also be used in systems where both time slots have the same length. In this context, it is particularly advantageous to set the mutual displacement to half the total length.
  • the invention can also be used in a base station which contains two separate synthesizers, one of which is responsible for the downward direction and the other for the upward direction. If the invention is used in a base station, which has a single Synthesizer has for both directions, it is particularly advantageous if the timing circuit controls the synthesizer so that it changes between the transmission frequency and the reception frequency to the end of the time interval that corresponds to the time shift.
  • the invention can be used particularly advantageously in a base station which contains a switchable duplexer.
  • the timing circuit controls the duplexer in such a way that it alternately connects the transmitting part and the receiving part to an antenna, the duplexer in each case switching over at the end of the time interval mentioned.
  • the duplexer in each case switching over at the end of the time interval mentioned.
  • FIGS. 1 and 2 The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment and with the aid of FIGS. 1 and 2:
  • FIG. 1 schematically shows the time grid used in the downward direction and in the upward direction and the mutual shift of these two time grids set by the time switch;
  • Figure 2 shows schematically the structure of a wireless
  • the structure of the wireless communication system is first described with reference to FIG. 2:
  • the base station contains an interface circuit IF for connecting the base station a communication network, not shown, a baseband processing circuit BB connected to the interface circuit and a transmission part TX connected to it and a reception part RX connected to it.
  • the base station also contains a switchable duplexer DP, which is connected to the output of the transmitting part TX and to the input of the receiving part RX and to an antenna. The duplexer alternately connects the antenna to the transmitting part and the receiving part, as will be described in more detail later.
  • the base station also contains a frequency generator SYN, hereinafter also called a synthesizer, which generates a first frequency fl for the transmitting part for transmitting radio signals to the mobile stations and which generates a second frequency f2 for the receiving part for receiving radio signals from these mobile stations .
  • the transmission and reception of the radio signals takes place in the time slot multiple and will be described in more detail later with reference to FIG. 1.
  • the base station also contains a time circuit T, which is connected to the synthesizer, the transmitting part, the receiving part and the duplexer. The timer controls both the synthesizer and the duplexer for sending and receiving the radio signals, as will be described in more detail below.
  • Fig. 1 the time grid used in the downward direction DL and in the upward direction UL are shown, as well as their mutual displacement.
  • a time grid is provided that has an overall length TF.
  • the total length TF is also called the time frame.
  • the base station sends radio signals on the first frequency f 1, which here is 935 MHz.
  • the base station receives from the mobile stations on the second frequency f2, which here is 890 MHz. This means that the frequency duplex spacing of 45 MHz adhered to.
  • the radio signals are also transmitted in the time slot multiple with the same time grid as in the downward direction.
  • the time circuit shown in FIG. 2 controls the transmitting part and the receiving part such that a shift TOFF between the time slots shown in FIG. 1 is set.
  • the timing controls the switching of the frequency generator (synthesizer) and the switching of the duplexer.
  • a shift TOFF between the time slots is set according to the invention depending on the total length of the time slot TF.
  • TOFF TF / 2.
  • the first mobile station A occupies the first time slot "0" both in the downward direction and in the upward direction.
  • the second mobile station B occupies the time slot "1" and the third mobile station C occupies the time slot "2".
  • Each time slot in the downward direction DL thus forms, together with its corresponding time slot in the upward direction UL, an FDD / TDMA radio channel (FDD: Frequency Division Duplex, TDMA: Time Division Multiple Access).
  • FDD Frequency Division Duplex
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • the two time slots are thus arranged synchronously with one another, the first four time slots of the time slot for the downward direction DL overlapping with the last time slots of the time slot for the upward direction UL.
  • the first four time slots in each time slot ie the time slots "0" to "3" inclusive, could be used for the transmission of radio signals without the transmission in the downward direction interfering with the transmission in the upward direction or vice versa.
  • four time slots could be occupied.
  • time slot "3" cannot be used for the transmission of radio signals, since the frequency generator (synthesizer) is switched within this time slot.
  • the duplexer is also switched within this time slot "3".
  • the switchover from the synthesizer and from the duplexer is controlled by the time switch.
  • a time period t syn shown in FIG. 1 is required, which here is approximately 500 ⁇ sec. If two synthesizers are used for the two frequencies, only the duplexer has to be switched over and the switching time is only a few ⁇ sec. In this case, the changeover time would not be greater than the guard time defined in the GSM between two time slots (the so-called "guard time”), so that four time slots would be available for radio communication.
  • the system described is to be used for indoor communication. Therefore, there is no significant signal delay on the radio link.
  • the invention is also suitable for the radio coverage of larger radio field areas in which a signal delay can occur on the radio links, e.g. a signal delay that exceeds the duration of a time slot. In such a case, two time slots would not be available for radio communication.
  • the shift between the time slots takes place as a function of the total length of the time slot, it is possible to adjust the shift so that as many time slots as possible (max. Half of the total number of time slots) can be used for the transmission of radio signals.
  • the described principle of the invention is not restricted to systems in which the same time grid is used in the upward and downward directions.
  • the invention can also be used in systems where a different time grid is used in the upward direction than in the downward direction.
  • Such systems could be usefully used for wireless data communication, in which, for example, more channel capacity must be made available in the upward direction than in the downward direction (asymmetrical duplex).
  • it is advantageous to set the mutual shift of the different time slots depending on the total length of the shorter time slot. This enables a channel capacity to be provided which corresponds to half the number of time slots for the shorter time grid.
  • Any other shift is also conceivable, for example an asymmetrical shift in which the shift on the downlink differs from that on the uplink. The shift can thus be adapted very well to the possibly asymmetrical channel assignment.
  • the invention can also be used in systems which each provide more than one frequency for the upward and downward direction, in order to increase the interference immunity in radio transmission, for example by frequency hopping.
  • the exemplary embodiment described above is particularly suitable for use as a so-called CTS radio system (Cordless Telephone System), a future radio system which is essentially intended to go back to hardware which is standardized according to the GSM and which is said to be particularly suitable for indoor communication .
  • This CTS radio system should essentially consist of a single base station and of several radio-connected mobile stations.
  • the base station has an interface circuit for connection to a telecommunications network, preferably for connection to the public telecommunications network.
  • the invention is not only limited to the exemplary embodiment described, but can also be used in other areas, such as in the area of cellular radio networks for public mobile radio or for private company radio.

Abstract

Bekannt ist das drahtlose GSM-Kommunikationssystem (Global System for Mobile Communications), mit einer Funkfeststastion und mit mindestens zwei Mobilstationen (A, B, C), die Funksignale miteinander austauschen, wobei auf einer ersten Frequenz (f1) im Zeitlagenvielfach Funksignale in Abwärtsrichtung und auf einer zweiten Frequenz (f2) im Zeitlagenvielfach Funksignale in Aufwärtsrichtung übertragen werden. In Abwärts- und in Aufwärtsrichtung (downlink bzw. uplink) werden Zeitraster verwendet, die gegeneinander um drei Zeitschlitze verschoben sind. Es wird vorgeschlagen, die Funkfeststation mit einem Synthesizer und mit einer Zeitschaltung (T) zu versehen, die mit dem Sendeteil und mit dem Empfangsteil verbunden ist und die die gegenseitige Verschiebung (TOFF) der Zeitraster in Abhängigkeit von der Gesamtlänge (TF) eines der Zeitraster (DL) steuert, vorzugsweise so, daß die Verschiebung genau die Hälfte der Gesamtlänge beträgt (TOFF = TF/2). Damit können im Falle von einem Zeitraster mit acht Zeitschlitzen bis zu vier Zeitschlitze für die Funkkommunikation verwendet werden.

Description

DRAHTLOSES FDD/TDMA-KOMMUNIKAΗONSSYSTEM MIT FUNKFESTSTAΗON UND MOBILSTATTO-
NEN
Die Erfindung betrifft eine Funkfeststαtion nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Mobilstation nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und ein drahtloses Kommunikationssystem mit einer solchen Funkstation und mindestens zwei solcher Mobilstationen nach Anspruch 10.
Drahtlose Kommunikationssysteme mit Funkfeststationen und Mobilstationen werden in verschieden Bereichen zur Kommunikation von mobilen Teilnehmern untereinander oder von mobilen Teilnehmern mit Festnetzteilnehmern eingesetzt. In diesem Zusammenhang sind etwa der zellulare Mobilfunk nach dem sogenannten GSM-Standard (Global System for Mobile Communications) oder das drahtlose Telefonsystem nach dem sogenannten DECT-Standard (Digital Enhanced Cordless Telephone) zu nennen.
In dem Buch „The GSM System for Mobile Communications" von M. Mouly und M.-B. Pautet, erschienen im Eigenverlag, Paris, 1 992, wird das nach dem GSM standardisierte Mobilfunksystem beschrieben. Dieses Mobilfunksystem besteht aus mehreren Funkfeststationen, die jeweils eine sogenannte Funkzelle versorgen, und aus mehreren Mobilstationen, die sich in diesen Funkzellen bewegen können. Zur drahtlosen Kommunikation zwischen einer Funkfeststation und den sich in einer Funkzelle befindenden Mobilstαtionen enthalten die Funkfeststation und die Mobilstationen jeweils ein Sendeteil und ein Empfangsteil, um Funksignale miteinander auszutauschen. Dazu sendet das Sendeteil der Funkfeststation auf einer ersten Frequenz Funksignale in der sogenannten Abwärtsrichtung (auch "downlink" genannt) an die Mobilstationen und das Empfangsteil der Funkfeststation empfängt in der sogenannten Aufwärtsrichtung (auch "uplink" genannt) auf einer zweiten Frequenz die Funksignale von den Mobilstationen. Das im GSM verwendete Funkübertragungsverfahren wird in dem oben genannten Buch von M. Mouly und M.-B. Pautet näher im Kapitel 4.2.1 .1 beschrieben. Wie dort insbesondere den Seiten 200 und 201 sowie der Figur 4.4 zu entnehmen ist, beträgt der Duplexabstand zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz 45 MHz. Auf jeder Frequenz wird im Zeitlagenvielfach gesendet, wobei sowohl in Abwärts- wie auch in Aufwärtsrichtung ein Zeitraster mit acht Zeitschlitzen verwendet wird. Das Zeitraster für die Aufwärtsrichtung ist dabei zeitlich verschoben gegenüber dem Zeitraster für die Abwärtsrichtung. Die gegenseitige Verschiebung beträgt genau drei Zeitschlitze und hat den folgenden Zweck: Durch das zeitversetzte Senden und Empfangen können in den Mobilstationen Sendeempfangseinrichtungen verwendet werden, die nur einen Frequenzgenerator (auch Synthesizer genannt) benötigen. Der Synthesizer hat dann genug Zeit, um von der einen Frequenz auf die andere Frequenz umzuschalten. In den Feststationen des GSM- Mobilfunksystems werden herkömmlicherweise mindestens zwei Synthesizer verwendet, nämlich einen für das Sendeteil, und einen für das Empfangsteil. Ein Umschalten der Synthesizer in der Feststation von der Sendefrequenz auf die Empfangsfrequenz ist nicht erforderlich. Das bekannte GSM- Mobilfunksystem dient im wesentlichen zur Funkversorgung größerer Gebiete ("Outdoor-Funkversorgung") und weniger zur Funkversorgung von Bereichen mit kleineren Abmessungen, wie z.B. von Bürogebäuden oder Privatwohnungen.
Für die Funkversorgung von kleineren räumlichen Bereichen - die sogenannte "Indoor-Funkversorgung"- sind Telefonsysteme bekannt, wie etwa das schnurlose Telefonsystem nach dem DECT-Standard. Auch im DECT-Telefonsystem werden ebenso wie im GSM-Mobilfunksystem die Funksignαle in verschiedenen Zeitlαgen übertragen, wobei jede Zeitlagen einem Funkkanal entspricht. Jedoch werden im DECT-Telefonsystem die Funksignale auf derselben Frequenz sowohl in Abwärtsrichtung als auch in Aufwärtsrichtung übertragen. Die Übertragungen in Abwärts- und in Aufwärtsrichtung wird dabei in der Zeitebene voneinander getrennt (sogenanntes Zeitduplex). Im DECT-Telefonsystem gibt es keine Umschaltung zwischen einer Sendefrequenz und einer Empfangsfrequenz.
Für die Indoor Funkkommunikation soll nun ein drahtloses Kommunikationssystem der eingangs genannten Art bereitgestellt werden, d.h. ein drahtloses Kommunikationssystem mit einer Funkfeststation und mit mindestens zwei Mobilstationen, die jeweils ein Sendeteil und ein Empfangsteil enthalten, um auf einer ersten Frequenz (downlink-Frequenz) im Zeitlagenvielfach Funksignale innerhalb eines ersten Zeitrasters von der Funkfeststation an die mindestens zwei Mobilstationen zu übertragen und um auf einer zweiten Frequenz (uplink-Frequenz) im Zeitlagenvielfach Funksignale von den mindestens zwei Mobilstationen an die Funkfeststation innerhalb eines zweiten Zeitrasters zu übertragen, welches gegenüber dem ersten Zeitraster zeitlich verschoben ist. Der Einsatz von herkömmlichen Funkfeststationen, wie etwa von GSM-Funkfeststationen, ist zu teuer, da diese Funkfeststationen sehr aufwendig aufgebaut sind.
Es ist daher wünschenswert, das eingangs genannte drahtlose Kommunikationssystem zur Anwendung für die Indoor- Funkkommuniktionen so zu verbessern, daß möglichst einfach aufgebaute Funkfeststationen verwendet werden können. Außerdem sollte zum Aufbau der Funkfeststationen die an sich bekannte Hardware der Mobilstationen in großem Umfang verwendet werden können. Dadurch könnten hohe Entwicklungskosten eingespart werden und die neuen Funkfeststationen würden einen einfacheren und damit preiswerten Aufbau erhalten.
Es gibt derzeit Überlegungen die an sich bekannte GSM-Mobilstation für den Aufbau einer Funkfeststation zu verwenden, indem im wesentlichen nur die Zuordnung der Frequenzen für das Sendeteil und das Empfangsteil vertauscht werden und indem eine Schnittstellenschaltung zum Anschluß der Funkfeststation an ein Festnetz hinzugefügt wird. Bei einem solchen Aufbau könnte diese Funkfeststation lediglich mit zwei Mobilstationen drahtlos kommunizieren, nämlich mit der einen in dem Zeitschlitz "0" und mit der anderen in dem Zeitschlitz "1 " (vergl. Buch von M. Mouly, Seite 201 , Figur 4.4). Der Zeitschlitz "2" würde für die Umschaltzeit des Synthesizers beim Wechseln zwischen der Empfangsfrequenz und der Sendefrequenz benötigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte drahtlose Kommunikationssystem und die dafür vorgesehene Funkfeststation sowie die dafür vorgesehene Mobilstationen so zu verbessern, daß die Funkfeststation einfach aufgebaut ist und mit möglichst vielen der Mobilstationen drahtlos kommunizieren kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Funkfeststation mit den Merkmalen nach Anspruch 1 , durch eine Mobilstation und durch ein drahtloses Kommunikationssystem nach einem der nebengeordneten Ansprüchen.
Demnach enthält die Funkfeststation eine mit dem Sendeteil und mit dem Empfangsteil verbundene Zeitschaltung, die die gegenseitige Verschiebung der Zeitraster in Abhängigkeit von der Gesamtlänge eines der Zeitraster steuert. Auch die Mobilstationen enthalten jeweils eine mit ihrem Sendeteil und ihrem Empfangsteil verbundene Zeitschaltung die die gegenseitige Verschiebung der Zeitraster in Abhängigkeit der Gesamtlänge eines der Zeitraster steuert.
Die mit einer solchen Zeitschaltung ausgestatten Funkstation und Mobilstation sind in der Lage die Zeitraster für die Abwärts und die Aufwärtsrichtung soweit gegeneinander zu verschieben, das sie sich möglichst wenig überlappen. Damit wird in Abwärtsrichtung die erste Frequenz möglichst lange benutzt und in Aufwärts richtung die zweite Frequenz möglichst lange benutzt. Erfindungsgemäß wird die gegenseitige Verschiebung der Zeitrαster in Abhängigkeit von der Gesamtlänge eines der Zeitraster eingestellt und nicht wie im Stand der Technik in Abhängigkeit von der Zeitdauer eingestellt, die für die Umschaltung des Synthesizers benötigt wird. Sind die Zeitraster sehr lang, so wird die Verschiebung erfindungsgemäß auch sehr groß gewählt. Damit kann die vorgeschlagene Funkfeststation mit möglichst vielen Mobilstationen drahtlos kommunizieren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Demnach ist es besonders vorteilhaft die gegenseitige Verschiebung der Zeitraster auf die Hälfte von der Gesamtlänge des kürzeren Zeitrasters einzustellen. Damit überlappen sich die beiden Zeitraster höchstens um die Länge, die der Hälfte des kürzeren Zeitrasters entspricht. Somit wird möglichst viel Kanalkapazität in Aufwärts- und Abwärtsrichtung freigehalten.
Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zeitraster eine bestimmte Anzahl von Zeitschlitzen umfassen und die Verschiebung so eingestellt wird, daß sie einen ganzzeiligen Teil dieser Anzahl von Zeitschlitzen entspricht. Damit werden die beiden Zeitraster aufeinander synchronisiert und die Umschaltung des Synthesizers vereinfacht.
Die Erfindung kann bei Systemen eingesetzt werden, wo in Aufwärtsrichtung ein anderes Zeitraster als in Abwärtsrichtung verwendet wird. Die Erfindung kann auch bei Systemen eingesetzt werden, wo beide Zeitraster dieselbe Länge haben. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft die gegenseitige Verschiebung auf die Hälfte der Gesamtlänge einzustellen.
Die Erfindung kann auch bei einer Funkfeststation eingesetzt werden, die zwei separate Synthesizer enthält, von denen der eine für die Abwärtsrichtung und der andere für die Aufwärtsrichtung zuständig ist. Wird die Erfindung bei einer Funkfeststationen eingesetzt, die über einen einzigen Synthesizer für beide Richtungen verfügt, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zeitschaltung den Synthesizer so steuert, daß er zwischen der Sendefrequenz und der Empfangsfrequenz jeweils zum Ablauf des Zeitintervals wechselt, das der zeitlichen Verschiebung entspricht.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft einsetzbar bei einer Funkfeststation die einen schaltbaren Duplexer enthält. In diesem Fall steuert die Zeitschaltung den Duplexer so, daß er das Sendeteil und das Empfangsteil abwechselnd mit einer Antenne verbindet, wobei der Duplexer jeweils zum Ablauf des genannten Zeitintervals umschaltet. Es kann einen sehr schneller Wechsel zwischen den beiden Frequenzen geben, wenn für jede der beiden Frequenzen ein Synthesizer bereitgestellt wird.
Die Erfindung wird im folgenden näher beschrieben anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Zuhilfenahme der Figuren 1 und 2:
Figur 1 zeigt schematisch die in Abwärtsrichtung und in Aufwärtsrichtung verwendeten Zeitraster sowie die von der Zeitschaltung eingestellte gegenseitige Verschiebung dieser beiden Zeitraster ;
Figur 2 zeigt schematisch den Aufbau eines drahtlosen
Kommunikationssystems mit einer Funkfeststation und mit drei Mobilstationen, die jeweils die erfindungsgemäße Zeitschaltung enthalten.
Zunächst wird der Aufbau des drahtlosen Kommunikationssystems anhand von Fig. 2 beschrieben:
Fig. 2 zeigt ein drahtloses Kommunikationssystem mit einer Funkfeststation DBS und mit drei Mobilstationen A, B und C, die jeweils über eine drahtlose Funkverbindung mit der Funkfeststation kommunizieren. Die Funkfeststation enthält eine Schnittstellenschaltung IF zum Anschluß der Funkfeststation an ein nicht dargestelltes Kommunikationsnetz, eine mit der Schnittstellenschaltung verbundene Basisbandverarbeitungsschaltung BB und ein damit verbundenes Sendeteil TX sowie ein damit verbundenes Empfangsteil RX. Außerdem enthält die Funkfeststation einen schaltbaren Duplexer DP, der mit dem Ausgang des Sendeteils TX und mit dem Eingang des Empfangsteils RX sowie mit einer Antenne verbunden ist. Der Duplexer verbindet die Antenne abwechselnd mit dem Sendeteil und dem Empfangsteil, wie im späteren' noch näher beschrieben wird. Die Funkfeststation enthält außerdem einen Frequenzgenerator SYN, im weiteren auch Synthesizer genannt, der für das Sendeteil eine erste Frequenz fl erzeugt, zum Senden von Funksignalen an die Mobilstationen, und der für das Empfangsteil eine zweite Frequenz f2 erzeugt, zum Empfangen von Funksignalen von diesen Mobilstationen. Das Senden und Empfangen der Funksignale erfolgt im Zeitlagenvielfach und wird im späteren anhand der Fig. 1 noch näher beschrieben. Die Funkfeststation enthält desweiteren auch eine Zeitschaltung T, die mit dem Synthesizer, mit dem Sendeteil, mit dem Empfangsteil und mit dem Duplexer verbunden ist. Die Zeitschaltung steuert zum Senden und Empfangen der Funksignale sowohl den Syntheiszer als auch den Duplexer, wie es im weiteren noch näher beschrieben wird.
In Fig. 1 sind schematisch die in Abwärtsrichtung DL und in Aufwärtsrichtung UL verwendeten Zeitraster dargestellt, sowie deren gegenseitige Verschiebung. Zur Übertragung im Zeitlagenvielfach in der Abwärtsrichtung DL auf der ersten Frequenz f 1 ist ein Zeitraster vorgesehen, daß eine Gesamtlänge TF hat. Das Zeitraster ist eingeteilt in acht Zeitschlitze "0" bis "7", die jeweils eine Zeitdauer von 577 μsec haben. Demnach beträgt die Gesamtlänge TF eines Zeitrasters, wie es im GSM Standard vorgeschrieben ist, genau 8 x 577 μsec = 4,62 msec. Die Gesamtlänge TF wird auch Zeitrahmen genannt. In Abwärtsrichtung DL sendet die Funkfeststation Funksignale auf der ersten Frequenz f 1 , die hier 935 MHz beträgt. In Aufwärtsrichtung UL empfängt die Funkfeststation von den Mobilstationen auf der zweiten Frequenz f2, die hier 890 MHz beträgt. Damit wird der im GSM vorgeschriebene Frequenzduplexabstand von 45 MHz eingehalten. In Aufwärtsrichtung UL werden die Funksignale auch im Zeitlagenvielfach mit demselben Zeitraster wie in Abwärtsrichtung übertragen. Das Zeitraster für die Aufwärtsrichtung UL hat also auch acht Zeitschlifze mit einer Gesamtlänge von 8 x 577 μsec = 4, 62 msec. Zum Senden und Empfangen der Funksignale steuert die in Fig. 2 dargestellte Zeitschaltung das Sendeteil und das Empfangsteil so, daß eine in Fig. 1 dargestellte Verschiebung TOFF zwischen den Zeitrastern eingestellt wird. Außerdem steuert die Zeitschdltung das Umschalten des Frequenzgenerators (Synthesizers) sowie das Umschalten des Duplexers.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird erfindungsgemäß eine Verschiebung TOFF zwischen den Zeitrastern eingestellt in Abhängigkeit von der Gesamtlänge des Zeitrasters TF. In diesem Beispiel beträgt die Zeitverschiebung genau die Hälfte der Gesamtlänge eines Zeitrasters, nämlich TOFF = TF/2. Dadurch wird erreicht, daß möglichst viele Mobilstationen im Zeitlagenvielfach drahtlos mit der Funkfeststation kommunizieren können. In dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, daß drei Mobilstationen, nämlich die Mobilstationen A, B und C mit der Funkfeststation kommunizieren können. Wie anhand von Fig. 1 dargestellt ist, belegt die erste Mobilstation A den ersten Zeitschlitz "0"sowohl in Abwärtsrichtung als auch in Aufwärtsrichtung. Die zweite Mobilstation B belegt den Zeitschlitz "1 " und die dritte Mobilstation C belegt den Zeitschlitz "2". Jeder Zeitschlitz in Abwärtsrichtung DL bildet somit zusammen mit seinem entsprechenden Zeitschlitz in Aufwärtsrichtung UL einen FDD/TDMA-Funkkanal (FDD: Frequency Division Duplex, TDMA: Time Division Multiple Access).
Die gegenseitige Verschiebung der Zeitraster TOFF beträgt einen ganzzahligen Bruchteil der Anzahl der Zeitschlitze, d.h. ein ganzzahliges Vielfaches eines Zeitschlitzes, nämlich in diesem Ausführungsbeispiel 4 Zeitschlitze = TF/2 = 8/2 = . Damit sind die beiden Zeitraster synchron zueinander angeordnet, wobei sich die ersten vier Zeitschlitze des Zeitrasters für die Abwärtsrichtung DL mit den letzten Zeitschlitzen des Zeitrasters für die Aufwärtsrichtung UL überlappen. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, könnten jeweils die ersten vier Zeitschlitze in jedem Zeitrαster, d.h. die Zeitschlitze "0" bis einschließlich "3", für die Übertragung von Funksignalen verwendet werden, ohne daß die Übertragung in Abwärtsrichtung die Übertragung in Aufwärtsrichtung stört oder umgekehrt. Damit wären grundsätzlich vier Zeitschlitze belegbar. Jedoch kann der Zeitschlitz "3" nicht für die Übertragung von Funksignalen dienen, da innerhalb dieses Zeitschlitzes die Umschaltung des Frequenzgenerators (Synthesizers) erfolgt. Außerdem wird auch innhalb dieses Zeitschlitzes "3" der Duplexer umgeschaltet. Die Umschaltung von dem Synthesizer sowie von dem Duplexer wird von der Zeitschaltung gesteuert. Für diese Umschaltung wird eine Fig. 1 dargestellte Zeitdauer tsyn benötigt, die hier etwa 500 μsec beträgt. Werden für die beiden Frequenzen zwei Synthesizer eingesetzt, so muß nur der Duplexer umgeschaltet werden und die Umschaltzeit beträgt nur einige μsec. In diesem Fall würde die Umschaltzeit nicht größer als die im GSM festgelegte Schutzzeit zwischen zwei Zeitschlitzen (die sog. "guard time") sein, sodaß vier Zeitschlitze für die Funkkomunikation bereitstehen würden.
Das beschriebene System soll für die Indoor-Kommunikation eingesetzt werden. Daher tritt keine nennenswerte Signallaufzeit auf der Funkstrecke auf. Die Erfindung ist auch geeignet für die Funkversorgung größerer Funkfeldbereiche, bei denen eine Signallaufzeit auf den Funkstrecken auftreten kann, z.B. eine Signallaufzeit, die die Zeitdauer eines Zeitschlitzes übersteigt. In einem solchen Fall würden zwei Zeitschlitze nicht für eine Funkkommunikation zur Verfügung stehen. Da erfindungsgemäß jedoch die Verschiebung zwischen den Zeitrastern in Abhängigkeit von der Gesamtlänge des Zeitrasters erfolgt, ist es möglich die Verschiebung so einzustellen, daß möglichst viele Zeitschlitze (max. die Hälfte der Gesamtanzahl von Zeitschlitzen) für die Übertragung von Funksignalen verwendet werden können.
Das beschriebene Prinzip der Erfindung ist nicht auf System beschränkt, in denen in Aufwärtsrichtung und Abwärtsrichtung dasselbe Zeitraster verwendet wird. Auch kann die Erfindung in Systemen eingesetzt werden, wo in Aufwärtsrichtung ein anderes Zeitraster als in Abwärtsrichtung verwendet wird. Solche Systeme könnten sinnvoll eingesetzt werden zur drahtlosen Datenkommunikation, bei der beispielsweise in Aufwärtsrichtung mehr Kanalkapazität zur Verfügung gestellt werden muß als in Abwärtsrichtung (asymetrisches Duplex). Bei solchen Systemen ist es vorteilhaft, die gegenseitige Verschiebung der verschiedenen Zeitraster in Abhängigkeit von der Gesamtlänge des kürzeren Zeitrasters einzustellen. Dadurch kann eine Kanalkapazität bereitgestellt werden, die die Hälfte der Anzahl der Zeitschlitze für das kürzere Zeitraster entspricht. Es ist auch jede andere Verschiebung denkbar, etwa eine asymetrische Verschiebung, bei der sich die Verschiebung auf dem downlink von der auf dem uplink unterscheidet. Somit kann die Verschiebung sehr gut an die ggf. asymetrische Kanalbelegung angepaßt werden.
Die Erfindung kann auch bei Systemen eingesetzt werden, die für die Aufwärts- und für die Abwärts richtung jeweils mehr als eine Frequenz bereitstellen, um etwa durch Frequenzsprungverfahren (frequency hopping) die Störsicherheit bei der Funkübertragung zu erhöhen.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist besonders geeignet zum Einsatz als sogenanntes CTS-Funksystem (Cordless Telephone System), ein zukünftiges Funksystem, das im wesentlichen zurückgehen soll auf Hardware, die nach dem GSM standardisiert ist und das besonders gut für die Indoor-Kommunikation geeignet sein soll. Dieses CTS-Funksystem soll im wesentlichen aus einer einzelnen Funkfeststation und aus mehreren damit funkverbundenen Mobilstationen bestehen. Die Funkfeststation hat eine Schnittstellenschaltung zum Anschluß an ein Telekommunikationsnetz, vorzugsweise zum Anschluß an das öffentliche Telekommuniktionsnetz.
Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf das beschriebene Ausfϋhrungsbeispiel beschränkt, sondern kann auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, wie beispielsweise im Bereich zellularer Funknetze für den öffentlichen Mobilfunk oder für den privaten Betriebsfunk.

Claims

Patentansprüche
1 . Funkfeststation (DBS) mit einem Sendeteil (TX), das auf einer ersten Frequenz (fl ) im Zeitlagenvielfach Funksignale innerhalb eines ersten Zeitrasters (DL) an mindestens zwei Mobilstationen (A, B, C) sendet, und mit einem Empfangsteil (RX), das auf einer zweiten Frequenz (f2) von den mindestens zwei Mobilstationen im Zeitlagenvielfach Funksignale innerhalb eines zweiten Zeitrasters (UL) empfängt, welches gegenüber dem ersten Zeitraster (DL) zeitlich verschoben ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine mit dem Sendeteil (TX) und mit dem Empfangsteil (RX) verbundene Zeitschaltung (T), die die gegenseitige Verschiebung (TOFF) der Zeitraster (DL, UL) in Abhängigkeit von der Gesamtlänge (TF) eines der Zeitraster (DL) steuert.
2. Funkfeststation (DBS) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltung (T) die gegenseitige Verschiebung (TOFF) der Zeitraster (DL, UL) in Abhängigkeit von der Gesamtlänge (TF) des kürzeren Zeitrasters (DL) steuert.
3. Funkfeststαtion (DBS) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltung (T) die gegenseitige Verschiebung (TOFF) der Zeitraster (DL, UL) auf die Hälfte von der Gesamtlänge (TF) des kürzeren Zeitrasters (DL) einstellt.
4. Funkfeststation (DBS) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zeitraster dieselbe Gesamtlänge (TF) haben, und daß die Zeitschaltung (T) die gegenseitige Verschiebung (TOFF) der Zeitraster (DL, UL) auf die Hälfte von dieser Gesamtlänge (TF) einstellt.
5. Funkfeststation (DBS) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Funkfeststation (DBS) die Funksignale im FDD/TDMA-Verfahren sendet und empfängt, wobei jedes der Zeitraster (DL) eine Gesamtlänge (TF) hat, die eine ganze Anzahl von Zeitschlitzen (0 bis 7) umfaßt, und daß die Zeitschaltung (T) die gegenseitige Verschiebung (TOFF) der Zeitraster (DL, UL) auf einen Bruchteil der Gesamtlänge (TF) des kürzesten Zeitrasters (DL) einstellt, wobei dieser Bruchteil einem ganzzahligen Teil (0 bis 3) der Anzahl von Zeitschlitzen entspricht.
6. Funkfeststation (DBS) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Funkfeststation (DBS) einen mit dem Sendeteil (TX) und mit dem Empfangsteil (RX) verbundenen Frequenzgenerator (SYN) zum Erzeugen der ersten und der zweiten Frequenz (fl , f2) enthält, und daß die Zeitschaltung (T) mit dem Frequenzgenerator (SYN) verbunden ist und diesen steuert, um zum Senden und zum Empfangen der Funksignale die erste bzw. die zweite Frequenz (fl , f2) zu erzeugen.
7. Funkfeststαtion (DBS) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Funkfeststation (DBS) einen mit dem Sendeteil (TX) und mit dem Empfangsteil (RX) sowie mit einer Antenne verbundenen schaltbaren Duplexer (DP) enthält, und daß die Zeitschaltung (T) mit dem schaltbaren Duplexer (DP) verbunden ist und diesen steuert, um zum Senden und zum Empfangen der Funksignale die Antenne mit dem Sendeteil (TX) bzw. mit dem Empfangteil (RX) zu verbinden.
8. Funkfeststation (DBS) nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltung (T) den Frequenzgenerator (SYN) und den schaltbaren Duplexer (DP) jeweils zum Ablauf eines Zeitintervalls steuert, das der zeitlichen Verschiebung (TOFF) entspricht.
9. Mobilstation (A) für die drahtlose Kommunikation mit einer
Funkfeststation (DBS), mit einem Empfangsteil, das auf einer ersten
Frequenz (fl ) im Zeitlagenvielfach Funksignale innerhalb eines ersten
Zeitrasters (DL) von der Funkfeststation (DBS) empfängt, und mit einem
Sendeteil, das auf einer zweiten Frequenz (f2) an die Funkfeststation (DBS) im Zeitlagenvielfach Funksignale innerhalb eines zweiten Zeitrasters (UL) sendet, welches gegenüber dem ersten Zeitraster (DL) zeitlich verschoben ist, g e ke n n ze i c h n et d u rc h eine mit dem Sendeteil und mit dem Empfangsteil verbundene
Zeitschaltung, die die gegenseitige Verschiebung (TOFF) der Zeitraster (DL,
UL) in Abhängigkeit von der Gesamtlänge (TF) eines der Zeitraster (DL) steuert.
10. Drahtloses Kommunikationssystem mit einer Funkfeststation (DBS) und mit mindestens zwei Mobilstationen (A, B, C), die jeweils ein Sendeteil und ein Empfangsteil enthalten, um auf einer ersten Frequenz (fl) im Zeitlagenvielfach Funksignale innerhalb eines ersten Zeitrasters (DL) von der Funkfeststation (DBS) an die mindestens zwei Mobilstationen (A, B, C) zu übertragen und um auf einer zweiten Frequenz (f2) im Zeitlagenvielfach Funksignale von den mindestens zwei Mobilstationen (A, B, C) an die Funkfeststation (DBS) innerhalb eines zweiten Zeitrasters (UL) zu übertragen, welches gegenüber dem ersten Zeitraster (DL) zeitlich verschoben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkfeststation (DBS) und die mindestens zwei Mobilstationen (A, B, C) jeweils eine mit ihrem Sendeteil und mit ihrem Empfangsteil verbundene Zeitschaltung enthalten, die die gegenseitige Verschiebung (TOFF) der Zeitraster (DL, UL) in Abhängigkeit von der Gesamtlänge (TF) eines der Zeitraster (DL) steuert.
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