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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation per Funk, bei
dem einer Funkstation eine Zeitspanne zur Kommunikation zugewiesen
wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Funkstation zur Durchführung des
Verfahrens.
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In
Funkkommunikationssystemen werden Nachrichten, beispielsweise mit
Sprachinformationen, Bildinformation, Videoinformation, SMS (Short Message
Service), MMS (Multimedia Messaging Service) oder anderen Daten,
mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen
sendender und empfangender Funkstation übertragen. Bei den Funkstationen
kann es sich hierbei je nach konkreter Ausgestaltung des Funkkommunikationssystems
um verschiedenartige Teilnehmerfunkstationen oder netzseitige Funkstationen
wie Funkzugangspunkte oder Basisstationen handeln. In einem Mobilfunkkommunikationssystem
handelt es sich bei zumindest einem Teil der Teilnehmerfunkstationen
um mobile Funkstationen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen
Wellen erfolgt mit Trägerfrequenzen,
die in dem für
das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.
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Mobilfunkkommunikationssysteme
sind oftmals als zellulare Systeme z.B. nach dem Standard GSM (Global
System for Mobile Communication) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
mit einer Netzinfrastruktur bestehend z.B. aus Basisstationen, Einrichtungen
zur Kontrolle und Steuerung der Basisstationen und weiteren netzseitigen
Einrichtungen ausgebildet.
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Außer diesen
weiträumig
organisierten (supralokalen) zellularen, hierarchischen Funknetzen gibt
es auch drahtlose lokale Netze (WLANs, Wireless Local Area Networks)
mit einem in der Regel räumlich
deutlich stärker
begrenzten Funkabdeckungsbe reich. Die von den Funkzugangspunkten (AP:
Access Point) der WLANs abgedeckten Zellen sind mit Durchmessern
von beispielsweise einigen hundert Metern im Vergleich zu üblichen
Mobilfunkzellen klein. Beispiele verschiedener Standards für WLANs
sind HiperLAN, DECT, IEEE 802.11, Bluetooth und WATM.
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Oftmals
wird für
WLANs der nicht lizenzierte Frequenzbereich um 2,4 GHz mit Datenübertragungsraten
bei bis zu 11 Mbit/s genutzt. Künftige WLANs
können
z.B. im 5 GHz Bereich betrieben werden und Datenraten von über 50 Mbit/s
erreichen. Somit stehen den Teilnehmern der WLANs Datenraten zur
Verfügung,
die erheblich höher
liegen als diejenigen, die von der dritten Mobilfunkgeneration,
wie z.B. von UMTS, angeboten werden. Damit ist für die Übertragung von großen Datenmengen,
insbesondere in Verbindung mit Internetzugriffen, der Zugriff auf WLANs
für hochbitratige
Verbindungen vorteilhaft.
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Über die
WLAN Funkzugangspunkte kann eine Anbindung an andere Kommunikationssysteme, so
z.B. an das Internet erfolgen. Hierzu kommunizieren die Funkstationen
des WLAN entweder direkt mit einem Funkzugangspunkt oder bei weiter
entfernten Funkstationen über
andere Funkstationen, welche die Informationen zwischen der Funkstation
und dem Funkzugangspunkt über
einen Pfad zwischen der Funkstation und dem Funkzugangspunkt weiterleiten.
In diesem Fall handelt es sich um ein sogenanntes Multi-Hop System,
da die Kommunikation zwischen Teilnehmerfunkstationen und dem Funkzugangspunkt über mehrere
Sprünge
erfolgen kann.
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Aus
HIPERLAN/2 ist es bekannt, dass für ein solches Multi-Hop System
der Funkzugangspunkt den Teilnehmerfunkstationen innerhalb seines Funkabdeckungsbereiches
Zeitrahmen zur Kommunikation zur Verfügung stellt. Diese Teilnehmerfunkstationen
können
ihnen zugewiesene Teile des Zeitrahmens, anstelle diese zur eigenen
Kommunikation mit dem Funkzugangspunkt zu nutzen, weiteren Teilnehmerfunkstationen
als Zeitrahmen zur Kommunikation zur Verfügung stellen und insofern gegenüber wei teren
Teilnehmerfunkstationen als Funkzugangspunkte fungieren. Da jedoch
jeder Zeitrahmen unter anderem Signalisierungsinformationen enthält, wächst durch
dieses Vorgehen der Signalisierungsoverhead deutlich an, so dass
die Menge an im Multi-Hop System übertragenen Nutzinformationen
reduziert wird.
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Das
Dokument WO 03/013094 A1 beschreibt ein lokales Funknetz mit einer
Basisstation und einer Erweiterungsstation. Die Basisstation kommuniziert
mit der Erweiterungsstation auf einer ersten Funkfrequenz, während die
Erweiterungsstation mit einem Endgerät auf einer zweiten Funkfrequenz kommuniziert.
Der Erweiterungsstation werden von der Basisstation Frames für das Senden
und Empfangen von Daten zu und von dem Endgerät zugewiesen. Während diesen
Frames ist auch eine Kommunikation zwischen der Erweiterungsstation
und der Basisstation möglich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kommunikation
per Funk in einem Multi-Hop System vorzustellen, welches den genannten
Nachteil vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch
eine Funkstation mit den Merkmalen eines nebengeordneten Anspruchs.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Kommunikation per Funk wird einer zweiten Funkstation von einer
ersten Funkstation eine Zeitspanne zugewiesen zur Kommunikation
zwischen der ersten und der zweiten Funkstation auf einer ersten
Funkfrequenz. Erfindungsgemäß weist
die zweite Funkstation zumindest einen Teil der ihr von der ersten
Funkstation zugewiesenen Zeitspanne einer dritten Funkstation zu
zur Kommunikation zwischen der zweiten und der dritten Funkstation
auf einer zweiten Funkfrequenz. Die zweite Funkstation weist einen
ersten Teil der ihr von der ersten Funkstation zugewiesenen Zeitspanne
der dritten Funkstation zu zur Kommunikation zwischen der zweiten
Funkstation und der dritten Funkstation auf der zweiten Funkfrequenz
und einen zweiten Teil der ihr von der ersten Funkstation zugewiesenen
Zeitspanne einer fünften
Funkstation zu zur Kommunikation zwischen der zweiten Funkstation
und der fünften
Funkstation auf der zweiten Funkfrequenz. Die zweite Funkstation
weist somit die ihr von der ersten Funkstation zugewiesene Zeitspanne
einer Mehrzahl an weiteren Funkstationen zur Kommunikation auf der
zweiten Funkfrequenz zu.
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Der
zweiten Funkstation werden Funkressourcen in Form einer Zeitspanne
von einer ersten Funkstation zugewiesen. Diese zugewiesene Zeitspanne
kann die zweite Funkstation gemäß der Zuweisung
zur Kommunikation mit der ersten Funkstation auf der ersten Funkfrequenz
nutzen. Unter einer Kommunikation wird die Versendung und/oder der Empfang
von Nachrichten per Funk verstanden. Bei der Zuweisung der Zeitspanne
an die zweite Funkstation kann von der ersten Funkstation spezifiziert werden,
ob die zugewiesene Zeitspanne für
die Versen dung und/oder für
den Empfang von Nachrichten verwendet werden kann. Zumindest einen
Teil der ihr zugewiesenen Zeitspanne weist die zweite Funkstation
der dritten Funkstation zu, welche diesen ihr zugewiesenen Teil
zur Kommunikation, das heißt
zur Versendung und/oder zum Empfang von Nachrichten, auf der dritten
Funkfrequenz verwenden kann. Das Verfahren kann vorteilhaft in einem
WLAN angewandt werden, wobei es sich bei der ersten Funkstation
um einen Funkzugangspunkt des WLAN handeln kann, und bei der zweiten
und der dritten Funkstation um Teilnehmerfunkstationen, welche über einen
oder mehrere Hops mit dem Funkzugangspunkt kommunizieren. Das erfindungsgemäße Verfahren
stellt in Bezug auf den Zugriff der Funkstationen auf das Funkmedium
eine Kombination aus einem FDMA- und einem TDMA-Verfahren dar.
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Dadurch,
dass die Zuweisung des Teils des ihr zugewiesenen Zeitspanne für eine Kommunikation
auf der zweiten Funkfrequenz erfolgt, kann die zweite Funkstation
während
der ihr zugewiesenen Zeitspanne auf der ersten Funkfrequenz kommunizieren,
ohne die Kommunikation der dritten Funkstation auf der zweiten Funkfrequenz
zu stören.
Die zweite Funkstation weist zwar die ihr zugewiesene Zeitspanne,
bzw. einen Teil dieser Zeitspanne, einer anderen Funkstation zu,
wodurch jedoch nicht bewirkt wird, dass sie die Zeitspanne nicht
für ihre
eigene Kommunikation auf der ersten Funkfrequenz verwenden darf.
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In
Weiterbildung der Erfindung versendet die zweite Funkstation während der
ihr von der ersten Funkstation zugewiesene Zeitspanne Informationen an
die erste Funkstation, und weiterhin versendet sie während des
von ihr an die dritte Funkstation zugewiesenen Tels der Zeitspanne
Informationen an die dritte Funkstation. Diese Versendungen erfolgen
gemäß den Zuweisungen
in Bezug auf die erste Funkstation auf der ersten Funkfrequenz und
in Bezug auf die dritte Funkstation auf der zweiten Funkfrequenz. Die
Versendung an die erste Funkstation kann während der ganzen der zweiten
Funkstation zugewiesenen Zeitspanne erfolgen oder auch nur während eines
Teils dieser Zeitspanne. Entsprechendes gilt auch für die Versendung
an die dritte Funkstation. Gemäß dieser
Weiterbildung ist es möglich,
dass die zweite Funkstation Informationen gleichzeitig an zwei verschiedene
Funkstationen auf zwei verschiedenen Funkfrequenzen versendet.
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Einer
anderen Weiterbildung der Erfindung gemäß empfängt die zweite Funkstation
während
der ihr von der ersten Funkstation zugewiesenen Zeitspanne Informationen
von der ersten Funkstation auf der ersten Funkfrequenz, und weiterhin
empfängt
sie während
des von ihr an die dritte Funkstation zugewiesenen Teils der Zeitspanne
Informationen von der dritten Funkstation auf der zweiten Funkfrequenz. Sowohl
der Empfang von Informationen auf der ersten Funkfrequenz als auch
der Empfang von Informationen auf der zweiten Funkfrequenz kann
jeweils die ganzen zugewiesenen Zeitspannen andauern, oder auch
nur einen Teil dieser Zeitspannen. Gemäß dieser Weiterbildung ist
es möglich,
dass die zweite Funkstation gleichzeitig von verschiedenen Funkstationen
Informationen auf die verschiedenen Frequenzen empfängt.
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In
Ausgestaltung der Erfindung weist die dritte Funkstation zumindest
einen Teil der ihr von der zweiten Funkstation zugewiesenen Zeitspanne
einer vierten Funkstation zu zur Kommunikation zwischen der dritten
und der vierten Funkstation auf einer dritten Funkfrequenz. Die
erfindungsgemäße Zuweisung
von zugewiesenen Funkressourcen an andere Funkstationen zur Kommunikation
auf einer anderen Funkfrequenz kann auf eine beliebig lange Kette
von Funkstationen ausgedehnt werden, so kann die vierte Funkstation
ihr von der dritten Funkstation zugewiesene Funkressourcen an eine
nächste
Funkstation zur Kommunikation auf einer nächsten Funkfrequenz zuweisen
usw.
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Die
erfindungsgemäße Funkstation
zur Kommunikation per Funk weist auf:
- • Mittel
zum Empfangen und Verarbeiten einer Zuweisungsnachricht von einer
ersten weiteren Funkstation zur Zuweisung einer Zeitspanne an die
Funkstation zur Kommunikation zwischen der Funkstation und der ersten
weiteren Funkstation auf einer ersten Funkfrequenz,
- • Mittel
zum Kommunizieren mit der ersten weiteren Funkstation auf der ersten
Funkfrequenz während
der ihr von der ersten weiteren Funkstation zugewiesene Zeitspanne,
- • Mittel
zum Erstellen und Versenden einer Zuweisungsnachricht an eine zweite
weitere Funkstation zur Zuweisung von einem ersten Teil der der Funkstation
von der ersten weiteren Funkstation zugewiesenen Zeitspanne an die
zweite weitere Funkstation zur Kommunikation zwischen der Funkstation
und der zweiten weiteren Funkstation auf einer zweiten Funkfrequenz,
und einer Zuweisungsnachricht an eine dritte weitere Funkstation zur
Zuweisung von einem zweiten Teil der der Funkstation von der ersten
weiteren Funkstation zugewiesenen Zeitspanne an die dritte weitere Funkstation
zur Kommunikation zwischen der Funkstation und der dritten weiteren
Funkstation auf einer zweiten Funkfrequenz und
- • Mittel
zum Kommunizieren mit der zweiten weiteren Funkstation und mit der
dritten weiteren Funkstation auf der zweiten Funkfrequenz während des
der zweiten weiteren Funkstation von der Funkstation zugewiesenen
Teils der Zeitspanne.
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Die
erfindungsgemäße Funkstation
eignet sich insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei dies auch auf die Ausgestaltungen und Weiterbildungen zutrifft.
Hierzu kann sie weitere geeignete Mittel aufweisen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1:
ein Funkkommunikationssystem,
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2:
den Aufbau und die Verschachtelung von Zeitrahmen gemäß der Erfindung,
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3:
schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Funkstation.
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Bei
dem in 1 dargestellten Funkkommunikationssystem handelt
es sich um ein WLAN mit einem Funkzugangspunkt AP. Innerhalb des
Funkabdeckungsbereiches des Funkzugangspunktes AP, durch einen Kreis
um den Funkzugangspunkt AP symbolisiert, befinden sich die Teilnehmerfunkstationen
MS1, MS11, MS12 und MS13. Die weiteren Teilnehmerfunkstationen MS2,
MS21, MS3 und MS31 befinden sich außerhalb des Funkabdeckungsbereiches
des Funkzugangspunktes AP, so dass sie mit diesem nicht direkt kommunizieren
können.
Zum Austausch von Nachrichten zwischen einer der Teilnehmerfunkstation
MS2, MS21, MS3 und MS31 und dem Funkzugangspunkt AP erfolgt daher
eine Weiterleitung der Nachrichten durch andere Teilnehmerfunkstationen.
So kann beispielsweise eine Nachrichtenversendung von der Teilnehmerfunkstation MS3
an den Funkzugangspunkt AP dadurch erfolgen, dass die Teilnehmerfunkstation
MS3 die Nachricht an die Teilnehmerfunkstation MS2 sendet, welche
die Nachricht an die Teilnehmerfunkstation MS1 weiterleitet, welche
die Nachricht an den Funkzugangspunkt AP weiterleitet. Nachrichten
von dem Funkzugangspunkt AP an die Teilnehmerfunkstation MS3 werden
entsprechend in umgekehrter Reihenfolge über den gleichen Pfad übertragen.
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Bei
der beschriebenen Nachrichtenübertragung
zwischen dem Funkzugangspunkt AP und der Teilnehmerfunkstation MS3
erfolgen somit drei einzelne Nachrichtenübertragungen, d.h. es existieren drei
Hops. Für
die ausgehend vom Funkzugangspunkt AP erste Übertragung, d.h. die Übertragung vom
Funkzugangspunkt AP zur Teilnehmerfunkstation MS1, wird eine erste
Funkfrequenz F1 verwendet. Für
den zweiten Hop, d.h. die Übertragung
von der Teilnehmerfunkstation MS1 an die Teilnehmerfunkstation MS2,
wird eine zweite Funkfrequenz F2 verwendet. Für den dritten Hop schließlich, d.h.
die Übertragung
von der Teilnehmerfunkstation MS2 an die Teilnehmerfunkstation MS3,
wird eine dritte Funkfrequenz F3 verwendet.
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Auf
diese Weise können
alle Teilnehmerfunkstationen des WLAN klassifiziert werden. Einer
ersten Klasse gehören
die Teilnehmerfunkstationen MS1, MS11, MS12 und MS13 an, welche
direkt mit dem Funkzugangspunkt AP kommunizieren können. Diese
verwenden zur Kommunikation mit dem Funkzugangspunkt AP die erste
Funkfrequenz F1 und zur Kommunikation mit anderen Teilnehmerfunkstationen
innerhalb ihres Funkabdeckungsbereiches mit Ausnahme der Teilnehmerfunkstationen
der eigenen Klasse die zweite Funkfrequenz F2. Die zweite Klasse
wird gebildet durch die Teilnehmerfunkstationen MS2 und MS21, welche
einer oder mehreren Teilnehmerfunkstationen der ersten Klasse benachbart
sind, ohne jedoch selber der ersten Klasse anzugehören. Diese
kommunizieren mit den Teilnehmerfunkstationen der ersten Klasse
MS1, MS11, MS12 und MS13 auf der zweiten Funkfrequenz F2 und mit
anderen Teilnehmerfunkstationen, welche weder der ersten noch der
zweiten Klasse angehören,
auf der dritten Funkfrequenz F3. Entsprechendes gilt für die Teilnehmerfunkstationen
MS3 und MS31 der dritten Klasse. Insgesamt wird somit für den ersten
Hop die erste Funkfrequenz F1, für
den zweiten Hop die zweite Funkfrequenz F2 und für den dritten Hop die dritte Funkfrequenz
F3 verwendet.
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2 zeigt
den Aufbau von Zeitrahmen, welche für die Kommunikation von den
Funkstationen AP, MS1, MS2 und MS3 verwendet werden. In der obersten
Zeile sind die Zeitrahmen der ersten Funkfrequenz F1 aus Sicht des
Funkzugangspunktes AP dargestellt, in der zweiten Zeile die Zeitrahmen
der ersten Funkfrequenz F1 aus Sicht der Teilnehmerfunkstation MS1,
in der dritten Zeile die Zeitrahmen der zweiten Funkfrequenz F2
aus Sicht der Teilnehmerfunkstation MS1, in der vierten Zeile die
Zeitrahmen der zweiten Funkfrequenz F2 aus Sicht der Teilnehmerfunkstation
MS2, und in der fünften
Zeile die Zeitrahmen der dritten Funkfrequenz F3 aus Sicht der Teilnehmerfunkstation
MS2.
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Wie
z.B. in der obersten Zeile zu sehen ist, werden in dem Funkkommunikationssystem
TDD (Time Division Duplex) Zeitrahmen eingesetzt. Zu Beginn eines
jeden Zeitrahmens steht eine Zeitspanne P zur Versendung einer Präambel P,
welche der Versendung von allgemeinen Broadcast-Informationen, z.B.
zur Synchronisierung, dient. Darauf folgt eine Zeitspanne F/A (Frame/Access),
in welcher die im letzten Zeitrahmen empfangenen Nachrichten bestätigt werden
und Zeitschlitze für
die Kommunikation, d.h. für
die Versendung von Nachrichten in Aufwärts- und/oder Abwärtsrichtung
zugewiesen werden. Auf die Zeitspanne F/A folgt eine Zeitspanne
DL für
die Kommunikation in Abwärtsrichtung,
gefolgt von einer Zeitspanne UL für die Kommunikation in Aufwärtsrichtung.
Am Ende des Zeitrahmens befindet sich die Zeitspanne CP (Contention
Period), in welcher Funkstationen im Wettbewerb untereinander um
Funkressourcen, d.h. Zeitschlitze, der folgenden Zeitrahmen konkurrieren.
Für den
Zugriff auf das Übertragungsmedium
kann z.B. das ALOHA Protokoll oder ein CSMA/CA (Carrier Sense Multiple
Access/Collision Avoidance) Verfahren eingesetzt werden.
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Während der
Zeitspannen P, F/A und DL versendet der Funkzugangspunkt AP Informationen, durch
das Kürzel
TX für
den Sendebetrieb über
den jeweiligen Zeitspannen gekennzeichnet, während der Funkzugangspunkt
AP während
den Zeitspannen UL und CP Informationen empfängt, durch das Kürzel RX
für den
Empfangsbetrieb über
den jeweiligen Zeitspannen gekennzeichnet. Vom Funkzugangspunkt
AP aus gesehen erfolgt somit im ersten Teil jedes Zeitrahmens die
Versendung von Informationen, während
im zweiten Teil jedes Zeitrahmens der Empfang von Informationen
stattfindet.
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Die
Teilnehmerfunkstationen MS1, MS11, MS12 und MS13, welche sich innerhalb
des Funkabdeckungsbereiches des Funkzugangspunktes AP befinden,
können
dem Funkzugangspunkt während den
Zeitspannen CP mitteilen, dass sie Funkressourcen für die Versendung
von Nachrichten in Aufwärtsrichtung,
d.h. von der jeweiligen Teilnehmerfunkstation an den Funkzugangspunkt
AP, und/oder in Abwärtsrichtung,
d.h. von dem Funkzugangspunkt AP an die jeweilige Teilnehmerfunkstation,
benötigen.
In der Zeitspanne F/A weist der Funkzugangspunkt AP dann Zeitschlitze
an die jeweiligen Teilnehmerfunkstationen zu. Im Beispiel der 2 ist
der Fall dargestellt, dass der Funkzugangspunkt AP der Teilnehmerfunkstation
MS1 während
der Zeitspanne DL einen Zeitschlitz T11 und während der Zeitspanne UL einen
Zeitschlitz T12 zuweist. Die Teilnehmerfunkstation MS1 kann somit
den Zeitschlitz T11 dazu nutzen, Nachrichten vom Funkzugangspunkt
AP zu empfangen, während
sie im Zeitschlitz T12 Nachrichten an den Funkzugangspunkt AP versenden
darf.
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Bei
den am erfindungsgemäßen Verfahren beteiligten
Teilnehmerfunkstationen handelt es sich um Funkstationen, welche
gleichzeitig auf zwei Funkfrequenzen kommunizieren können. Dies
bedeutet eine hardwaremäßig einfachere
Implementierung, als wenn sie gleichzeitig auf einer Funkfrequenz
senden und auf einer anderen Funkfrequenz empfangen müssten. So
ist die Teilnehmerfunkstation MS1 z.B. in der Lage, gleichzeitig
auf der ersten Funkfrequenz F1 und der zweiten Funkfrequenz F2 zu
senden oder gleichzeitig auf der ersten Funkfrequenz F1 und der zweiten
Funkfrequenz F2 zu empfangen. Nicht möglich ist es hingegen für die Teilnehmerfunkstation MS1,
dass sie gleichzeitig auf der ersten Funkfrequenz F1 sendet und
auf der zweiten Funkfrequenz F2 empfängt.
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In
der zweiten Zeile der 2 sind die Zeitrahmen der ersten
Funkfrequenz F1 aus Sicht der Teilnehmerfunkstation MS1 dargestellt.
Die Zeitspannen P, F/A und DL können
nicht zur Versendung von Nachrichten durch die Teilnehmerfunkstation MS1 verwendet
werden, sie dienen dem Empfang von Informationen vom Funkzugangspunkt
AP. Der Teilnehmerfunkstation MS1 werden jedoch innerhalb der Zeitspanne
DL Nachrichten lediglich während
dem ihr zugewiesenen Zeitschlitz T11 gesendet. Die restlichen Zeitschlitze
der Zeitspanne DL können
vom Funkzugangspunkt AP an andere Teilnehmerfunkstationen zugewiesen
werden. Die Zeitspannen UL und CP dagegen dienen aus Sicht der Teilnehmerfunkstation
MS1 der Versendung von Informationen, wobei innerhalb der Zeitspanne
UL Nachrichten lediglich während
dem Zeitschlitz T12 versendet werden dürfen, während die restlichen Zeitschlitze
der Zeitspanne UL von denjenigen Teilnehmerfunkstationen genutzt
werden können,
welchen die jeweiligen Zeitschlitze vom Funkzugangspunkt AP zugewiesen wurden.
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Die
Teilnehmerfunkstation MS1 versendet parallel zur Versendung von
Nachrichten an den Funkzugangspunkt AP während des Zeitschlitzes T12
auf der ersten Funkfrequenz F1 Informationen auf der zweiten Funkfrequenz
F2, dargestellt in der dritten Zeile der 2. Hierzu
wird ein Zeitrahmen eingesetzt, dessen Aufbau dem Sendebetriebsteil des
in der ersten Zeile dargestellten Zeitrahmens entspricht. Die Teilnehmerfunkstation
MS1 versendet somit auf der zweiten Funkfrequenz F2 zuerst eine Präambel während einer
Zeitspanne P, darauf folgt eine Zeitspanne F/A, und schließlich eine
Zeitspanne DL zur Versendung von Nachrichten an andere Teilnehmerfunkstationen
auf der zweiten Funkfrequenz F2. Während die Zeitspannen P, F/A
und DL aufgrund der Art ihrer Verwendung die gleichen Bezeichnungen
tragen wie die Zeitspannen P, F/A und DL des Zeitrahmens der ersten
Funkfrequenz F1, sind sie von kürzerer
Dauer, da für
den Sendebetrieb der Teilnehmerfunkstation MS1 auf der zweiten Funkfrequenz
F2, gekennzeichnet durch das Kürzel
TX für den
Sendebetrieb über
den jeweiligen Zeitspannen, lediglich der Zeitschlitz T12 zur Verfügung steht.
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Während der
Zeitspanne DL kann die Teilnehmerfunkstation MS1 Nachrichten auf
der zweiten Funkfrequenz F2 an Teilnehmer funkstationen innerhalb
ihres Funkabdeckungsbereichs versenden, so z.B. an die Teilnehmerfunkstationen
MS3 oder MS31. Im Beispiel der 2 ist der
Fall dargestellt, dass die Teilnehmerfunkstation MS1 den Zeitschlitz
T21 der Zeitspanne DL der zweiten Funkfrequenz F2 der Teilnehmerfunkstation
MS2 zum Empfang von Nachrichten zugewiesen hat. Diese Zuweisung
erfolgt, wie oben beschrieben, innerhalb der Zeitspanne F/A.
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Parallel
zum Empfang von Nachrichten von dem Funkzugangspunkt AP auf der
ersten Funkfrequenz F1 während
des Zeitschlitzes T11 kann die Teilnehmerfunkstation MS1 Nachrichten
von anderen Teilnehmerfunkstationen auf der zweiten Funkfrequenz
F2 empfangen, in der dritten Zeile der 2 dargestellt.
Hierzu wird wiederum der in Bezug auf die Zeitrahmen der ersten
Funkfrequenz F1 erläuterte
Aufbau eines Zeitrahmens verwendet. Somit besteht der aus Sicht
der Teilnehmerfunkstation MS1 Empfangsteil des Zeitrahmens der zweiten
Funkfrequenz F2 aus einer Zeitspanne UL, gefolgt von der Zeitspanne
CP. Wie oben bereits in Bezug auf die Zeitspannen P, F/A und DL
des Zeitrahmens der zweiten Funkfrequenz F2 erläutert, tragen auch die Zeitspannen
UL und CP die gleichen Namen wie die funktional gleichartig verwendeten,
jedoch längeren Zeitspannen
des Zeitrahmens der ersten Funkfrequenz F1.
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Während der
Zeitspanne UL der zweiten Funkfrequenz F2 können somit diejenigen Teilnehmerfunkstationen,
welchen Zeitschlitze von der Teilnehmerfunkstation MS1 zugewiesen
wurden, Nachrichten an die Teilnehmerfunkstation MS1 auf der zweiten
Funkfrequenz F2 versenden. In 2 ist der Fall
dargestellt, dass die Teilnehmerfunkstation MS1 der Teilnehmerfunkstation
MS2 den Zeitschlitz T22 zur Versendung von Nachrichten auf der zweiten Funkfrequenz
F2 zuweist.
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Die
Teilnehmerfunkstation MS1 erfüllt
auf der zweiten Funkfrequenz F2 in Bezug auf diejenigen Teilnehmerfunkstationen,
welche zwar mit der Teilnehmerfunkstation MS1, nicht jedoch direkt
mit dem Funkzugangspunkt AP kommunizieren können, die Rolle eines Funkzugangspunktes.
Die Zeitrahmen der ersten und der zweiten Funkfrequenz F1 und F2, d.h.
die Zeitrahmen, für
welche der Funkzugangspunkt AP und für welche die Teilnehmerfunkstation MS1
die Funktion eines Funkzugangspunktes übernimmt, sind aus den in gleicher
Reihenfolge aufeinanderfolgenden Zeitspannen P, F/A, DL, UL und
CP aufgebaut, welche in Bezug auf ihre Funktion gleich eingesetzt
werde, deren Längen
sich jedoch voneinander unterscheiden. Auch das Verhältnis der
einzelnen Längen
der Zeitspannen P, F/A, DL, UL und CP untereinander kann zwischen
den Zeitrahmen der ersten und der zweiten Funkfrequenz F1 und F2
unterschiedlich sein. Ein weiterer Unterschied zwischen den Zeitrahmen
der ersten und der zweiten Funkfrequenz F1 und F2 ist, dass für die Zeitrahmen
der zweiten Funkfrequenz F2 zwischen den Sendezeitspannen der Teilnehmerfunkstation
MS1 und den Empfangszeitspannen der Teilnehmerfunkstation MS1 eine
längere
Pause existiert als bei den Sendezeitspannen und den Empfangszeitspannen
des Funkzugangspunktes AP. Dies ist dadurch bedingt, dass die zeitliche
Lage der Zeitspannen, welche die Zeitrahmen der zweiten Funkfrequenz
F2 bilden, bedingt ist durch die Zeitschlitze, welche der Teilnehmerfunkstation
MS1 von dem Funkzugangspunkt AP zugewiesen wurden. Da üblicherweise
aus Sicht eines Funkzugangspunktes die Empfangszeitspannen auf die
Sendezeitspannen folgen, sind die Sendezeitspannen aus Sicht der
Teilnehmerfunkstation MS1 der zweiten Funkfrequenz F2 gegenüber den
Sendezeitspannen aus Sicht des Funkzugangspunktes AP der ersten
Funkfrequenz F1 nach hinten verschoben. Dies liegt darin begründet, dass
die Sendezeitspannen aus Sicht der Teilnehmerfunkstation MS1 der zweiten
Funkfrequenz F2 zeitlich während
der Empfangszeitspannen aus Sicht des Funkzugangspunktes AP der
ersten Funkfrequenz F1 erfolgen.
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Wenn
die Zeitspanne F/A der zweiten Funkfrequenz F2 von der Teilnehmerfunkstation
MS1 dazu verwendet werden soll, Zeitschlitze an die Teilnehmerfunkstation
MS2 sowohl für
die Zeitspanne DL der zweiten Funkfrequenz F2 als auch für die Zeitspanne
UL der zweiten Funkfrequenz F2 zuzuweisen, muss der Teilnehmerfunkstation
MS2 die zeitliche Lage des Zeitschlitzes T11 schon während dem Zeitschlitz
T12 bekannt sein. Dies kann z.B. dadurch gelöst werden, dass der Funkzugangspunkt
AP die zeitliche Lage des Zeitschlitzes T11 schon während der
Zeitspanne DL der ersten Funkfrequenz F1 signalisiert, d.h. während der
Zeitspanne DL der ersten Funkfrequenz F1 einen Zeiger auf den Zeitschlitz
T11 versendet.
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Die
vierte Zeile der 2 zeigt die Zeitrahmen der zweiten
Funkfrequenz F2 aus Sicht der Teilnehmerfunkstation MS2. Der Teilnehmerfunkstation MS2
steht der Zeitschlitz T21 zum Empfang von Nachrichten von der Teilnehmerfunkstation
MS1 auf der zweiten Funkfrequenz F2 und der Zeitschlitz T22 zur
Versendung von Nachrichten an die Teilnehmerfunkstation MS1 auf
der zweiten Funkfrequenz F2 zur Verfügung. Während des Zeitschlitzes T22,
während welchem
die Teilnehmerfunkstation MS2 Nachrichten an die Teilnehmerfunkstation
MS1 auf der zweiten Funkfrequenz F2 sendet, kann sie gleichzeitig
Nachrichten auf der dritten Funkfrequenz F3 an andere Teilnehmerfunkstationen,
wie z.B. an die Teilnehmerfunkstationen MS3 und MS31 versenden,
in der untersten Zeile der 2 dargestellt.
Somit erfüllt
die Teilnehmerfunkstation MS2 auf der dritten Funkfrequenz F3 die
Funktion eines Funkzugangspunktes für andere Teilnehmerfunkstation.
Die Zeitrahmen der dritten Funkfrequenz F3 sind aufgeteilt in aus
der Sicht der Teilnehmerfunkstation MS2 Sendezeitspannen P, F/A
und DL, welche zeitlich während
des Zeitschlitzes T22 positioniert sind, und in aus der Sicht der
Teilnehmerfunkstation MS2 gesehen Empfangszeitspannen UL und CP,
welche während
des Zeitschlitzes T21 positioniert sind.
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Die
Teilnehmerfunkstation MS2 kann die Zeitschlitze der Zeitspanne DL
der dritten Funkfrequenz F3 anderen Teilnehmerfunkstationen zum Empfang
von Nachrichten auf der dritten Funkfrequenz F3 zuweisen, so wie
z.B. der Zeitschlitz T31 der Teilnehmerfunkstation MS3 zugewiesen
ist. Die Zeitschlitze der Zeitspanne UL der dritten Funkfrequenz
F3 kann die Teil nehmerfunkstation MS2 anderen Teilnehmerfunkstationen
zur Versendung von Nachrichten auf der dritten Funkfrequenz F3 zuweisen,
so wie z.B. der Zeitschlitz T32 der Teilnehmerfunkstation MS3 zugewiesen
ist.
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Gemäß dem beschriebenen
Verfahren weisen Teilnehmerfunkstationen, welchen Zeitschlitze zugewiesen
wurden, einen Teil dieser Zeitschlitze weiteren Teilnehmerfunkstationen
zur Kommunikation zu. Für
die Kommunikation der weiteren Teilnehmerfunkstationen wird jedoch
eine andere Funkfrequenz eingesetzt als für die Kommunikation der betrachteten
Teilnehmerfunkstation, so dass die Kommunikation der betrachteten
Teilnehmerfunkstation durch die Zuweisung ihres Zeitschlitzes an
die weiteren Teilnehmerfunkstationen nicht eingeschränkt wird.
Würde hingegen
z.B. die Teilnehmerfunkstation MS1 sowohl für die Kommunikation mit dem
Funkzugangspunkt AP als auch mit der Teilnehmerfunkstation MS2 die
erste Funkfrequenz F1 verwenden, so würde durch die Zuweisung von
Teilen des ihr zugewiesenen Zeitschlitzes an die Teilnehmerfunkstation MS2
die Kommunikation der Teilnehmerfunkstation MS1 beeinträchtigt.
Als Resultat würde
der Durchsatz an Nutzdaten auf der Schnittstelle zwischen dem Funkzugangspunkt
und der Teilnehmerfunkstation MS1 reduziert.
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Durch
das beschriebene Verfahren werden unerwünschte Interferenzen zwischen
den verschiedenen Hops vermieden, da für jeden Hop eine unterschiedliche
Funkfrequenz eingesetzt wird. Auch Interferenzen innerhalb eines
Hops werden vermieden, da jede Teilnehmerfunkstation nur dann einen
Zeitrahmen zur Verfügung
stellen kann, wenn ihr Funkressourcen von der als Funkzugangspunkt
des vorhergehenden Hops fungierenden Funkstation zugewiesen werden.
So ist beispielsweise eine Überschneidung
zwischen den von der Teilnehmerfunkstation MS1 und der Teilnehmerfunkstation
MS11 ausgestrahlten Präambeln
nicht möglich,
da diese Präambeln
nur innerhalb des der jeweiligen Teilnehmerfunkstation MS1 oder
MS11 während
der Zeitspanne UL des Zeitrahmens der ersten Funkfrequenz F1 zugewiesenen
Zeitschlitzes ausgestrahlt werden darf.
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Während das
erfindungsgemäße Verfahren lediglich
in Bezug auf den Pfad zwischen der Teilnehmerfunkstation MS3 und
dem Funkzugangspunkt AP, welcher über die Teilnehmerfunkstationen
MS1 und MS2 verläuft,
beschrieben wurde, kann es auf jeden Pfad bzw. jeden Hop des Funkkommunikationssystem
angewandt werden. Somit kann jeder Teilnehmerfunkstation einerseits
ein Zeitrahmen von der in Richtung des Funkzugangspunktes AP nächsten Funkstation
zur Verfügung
gestellt werden, und andererseits kann sie anderen Teilnehmerfunkstationen einen
Zeitrahmen zur Kommunikation zur Verfügung stellen und somit als
Funkzugangspunkt für
diese Teilnehmerfunkstationen fungieren.
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3 zeigt
schematisch den Aufbau der Teilnehmerfunkstation MS1. Diese weist
Mittel TX zum Senden von Signalen auf verschiedenen Funkfrequenzen
und Mittel RX zum Empfangen von Signalen auf verschiedenen Funkfrequenzen
auf. Empfangene Nachrichten werden von den Mitteln RX an die Mittel
PROCESS RECEIVED MESSAGES zur Verarbeitung der Nachrichten weitergeleitet.
Handelt es sich bei einer empfangenen Nachricht um eine Zuweisungsnachricht
zur Zuweisung einer Zeitspanne zur Kommunikation an die Funkstation
MS1, so wird der Inhalt dieser Nachricht an die Mittel COMMUNICATE1
weitergegeben, welche die Mittel RX und TX steuert, so dass entsprechend
dem Inhalt der empfangenen Zuweisungsnachricht Nachrichten über eine
oder mehrere Funkfrequenzen zu den entsprechenden Zeiten gesendet
und/oder empfangen werden. Mit den Mitteln CREATE MESSAGES werden
zu versendende Nachrichten erstellt, insbesondere Zuweisungsnachrichten
zur Zuweisung von Zeitspannen zur Kommunikation auf einer bestimmten
Funkfrequenz an andere Funkstationen. Die erstellten Nachrichten
werden von den Mitteln CREATE MESSAGES an die Mittel TX zur Versendung
weitergegeben. Der Inhalt von erstellten Zuweisungsnachrichten wird
an die Mittel COMMUNICATE2 gegeben, welche entsprechend diesem Inhalt
die Mittel TX und RX zum Empfang und/oder der Versen dung von Nachrichten
auf der oder den entsprechenden Funkfrequenzen steuern.