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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fernmeldesystem für zum Beispiel
des Typs DECT, bei dem drahtlose Kommunikation zwischen einer festen Station
und einer verteilten Station und zwischen einer verteilten Station
und Endgeräten
unter Verwendung von Funksignalen mit Zeitmultiplexierung durchgeführt wird,
wobei im Vergleich zu DECT halb so viele Zeitschlitze zwischen festen
Stationen und verteilten Stationen verwendet werden und ein adaptives
Verzögerungselement
für Synchronisation
der Übertragung
zwischen festen Stationen und verteilten Stationen vorgesehen ist.
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STAND DER
TECHNIK
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Durch
EP A2 605 182 wird
ein Repeater für mobile
Telefonsysteme gezeigt. Der Repeater ist unter anderem für DECT bestimmt.
Der Repeater soll Verkehr zwischen einer Basisstation und mobilen Einheiten
wiederholen. Die Verbindung zwischen der Basisstation und dem Repeater
kann ein Kabel oder Funk sein.
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Weiter
sind durch WO A1 94/1 941 Repeater in einem drahtlosen Telefonsystem
gezeigt, das TDD benutzt. Gemäß einem
der Ausführungsbeispiele
besteht die Funkschnittstelle zwischen der Basisstation aus einer
Funkverbindung.
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Der
Inhalt der bekannten Dokumente beschreibt mobile Telefonsysteme,
die aus entsprechenden festen mobilen Einheiten bestehen und wo dem
System ein oder mehrere Repeater zugeordnet sind, die durch Wiederholen
der Funksignale zwischen den festen und mobilen Einheiten eine erweiterte
geographische Abdeckung für
das System erlauben, ohne dass Kabel als Übertragungsmedium verwendet
werden.
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Die
beigebrachten Dokumente zeigen Möglichkeiten,
unter Verwendung von Funksignalen zwischen einer festen Station
und einer verteilten Station mit dem Ziel zu kommunizieren, ein
System von großem
und flexiblem Abdeckungsbereich zu erreichen, ohne dass man Kabel
für die
Signalübertragung
verwenden muss.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES
PROBLEM
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Das
Ziel bei der Erfindung ist es, ein in Bezug auf den Stand der Technik
verbessertes Funknetz zu erhalten. Das Standard DECT ist in allen
wesentlichen Punkten eine Beschreibung in erster Linie der Funkschnittstelle
in einem digitalen drahtlosen Fernmeldesystem, dessen fester Teil
in eine zentrale Einheit und eine oder mehrere funkfeste Teile (Radio Fixed
Parts) aufgeteilt werden kann, die als Basisstationen im festen
System arbeiten. Der feste Teil des Systems kommuniziert in drahtloser
Weise mit zu dem System gehörenden
mobilen oder festen Ferneldeendgeräten. Wenn größere geographische
Gebiete durch DECT abgedeckt werden sollen, wird dies mit sich bringen,
dass die Entfernung zwischen der zentralen Einheit und den Basisstationen
verhältnismäßig groß sein kann.
In den Systemen, die heutzuta ge zur Verfügung stehen, sind die zentrale
Einheit und die Basisstationen permanent miteinander über Kabel
verbunden, oder sie sind in dieselbe physikalische Einheit integriert.
Da die Kosten für
Kabelbetrieb verhältnismäßig hoch
sind, insbesondere in öffentlichen
Umgebungen, kann es in einigen Fällen von ökonomischem
Vorteil sein, Funkverbindungen als Übertragungsmedien anstelle
von Kabeln zu verwenden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf das technische Problem, eine wirksame Benutzung des Funkspektrums
kombiniert mit minimaler Zeitverzögerung bei der Übertragung
von Funksignalen zwischen einer zentralen Einheit und einer oder
mehreren Basisstationen zu ermöglichen,
die in einem drahtlosen Kommunikationssystem eingeschlossen sind.
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Das
hauptsächliche
technische Problem in diesem Zusammenhang besteht darin, eine spektrumswirksame
Technik (wirksame Benutzung der Bandbreite) für diese Funkverbindung zu erreichen. Sogar,
wenn die Verbindung CCFP-RFP verhältnismäßig hoch im Frequenzspektrum
(10, 15, 20, 25, 35 GHz) angeordnet werden kann, ist es vernünftig, anzunehmen,
dass frequenzregulierende Behörden keine
Lösung
annehmen werden, die eine beträchtlich
niedrigere Wirksamkeit des Spektrums als die Funkverbindung von
DECT selbst hat.
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DIE LÖSUNG
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Die
oben erwähnten
Ziele werden durch ein Fernmeldesystem erreicht, das die kennzeichnenden Merkmale
hat, die in den beigefügten
Ansprüchen angegeben
sind. Eine bevorzugte Ausführungsform ist
unter anderen Dingen dadurch gekennzeichnet, dass die in der TDMA/TDD-Struktur
eingeschlossenen Informationsbits mit doppelter Bitrate zwischen der
sendenden und der empfangenden Ausrüstung übertragen werden. Um es zu
ermöglichen,
alle Zeitschlitze in der Schnittstelle zu verwenden, sind diese auf
eine Weise gekreuzt, die es einschließt, dass der erste Zeitschlitz
von der zentralen Einheit mit dem letzten Zeitschlitz zu der zentralen
Einheit, CCFP, gekreuzt ist oder sich überkreuzt. Dadurch ist eine Funkverbindung
erreicht worden, die eine Frequenzwirksamkeit hat, die der Funkverbindung
des DECT-Systems
in der Abwärtsverbindung
und der Aufwärtsverbindung
entspricht.
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Die
Erfindung ist in erster Linie für
ein DECT-System
vorgesehen, und wo die zentrale Einheit geographisch von der Basisstation/den
Basisstationen getrennt ist. Das wichtigste Anwendungsgebiet ist
innerhalb öffentlicher
Systeme, wie zum Beispiel auf Funk beruhender lokaler Netzwerksysteme.
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VORTEILE
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In
den Systemen, die gegenwärtig
kommerziell erhältlich
sind, sind CCFP und RFP permanent miteinander entweder über Kabel
miteinander verbunden, oder sie sind in derselben Einheit integriert. Allgemein
gesprochen sind die Kosten zum Betrieb von Kabeln hoch, insbesondere
in öffentlichen
Umgebungen, teilweise, weil die Entfernungen häufig groß sind, und teilweise, weil
der Betrieb von Kabeln häufig
Eingriffe in Fabriken und Gebäude
erfordert. Bei der Einrichtung von DECT-Systemen, mit verhältnismäßig großen Entfernungen
zwischen CCFP und RFPs ist es daher ökonomisch attraktiv, Funk als Übertragungsmedium
anstelle von Kabeln zu verwenden. Ein weiterer Vorteil mit Funk
besteht darin, dass die Fortpflanzungsverzögerung geringer wird als für ein Kabel.
Die Wellenfortpflanzungsgeschwindigkeit auf einem Kabel ist 20–50% geringer
als im freien Raum. Mit einer Funkverbindung zwischen CCFP und RFP
werden auch die Flexibilität
und die Wiederverwendbarkeit (zum Beispiel bei der Entfernung des
gesamten Systems) erhöht,
und das System kann beträchtlich
schneller installiert werden, als wenn ein Kabel angeordnet werden
muss. Die Erfindung führt
daher zu einer kosteneffizienteren Installation des erwähnten Systems.
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BESCHREIBUNG
VON FIGUREN
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Die
Erfindung soll nun mit Hilfe nicht eingeschränkter Beispiele von Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten schematisch dargestellten
Zeichnungen beschrieben werden. In den Zeichnungen ist gezeigt in
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1 ein
DECT System und seine Verbindung mit der Umgebung;
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2 die
Kanalstruktur von DECT in der Zeit/Frequenzebene für ein System
mit einem Sendeempfänger;
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3 den
Inhalt in einem DECT Zeitschlitz;
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4 Zeit/Frequenzteilung,
wo die Zeitskala anzeigt, wann die Zeitschlitze bei RFP auftreten;
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5 ankommende
und abgehende Bits als Funktion der Zeit in RFP und CCFP,
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORM
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Der
Standard DECT (Digital European Cordless Telecommunications, digitale
europäische schnurlose
Telekommu nikation) wurde durch ETSI im August 1992 genehmigt und
ist eine Beschreibung von in erster Linie der Funkschnittstelle
in einem digitalen drahtlosen Fernmeldesystem. In 1 ist
ein DECT-System und seine Verbindung mit der Umgebung gezeigt, bei
dem der feste Teil des DECT-Systems in eine zentrale Einheit CCFP,
zentraler fester Steuerteil und eine oder mehrere RFP (Radio Fixed Part,
funkfester Teil) aufgeteilt werden kann. CCFP ist für Übergabe,
Roaming (Rufbereichswechsel) usw. verantwortlich, und RFP wirkt
als „Basisstationen". Der feste Teil
des Systems kommuniziert in drahtloser Weise mit mobilen oder festen
Endgeräten.
Die Endgeräte
werden hier PP (Portable Part, tragbares Teil) genannt. Der DECT-Standard
beschreibt in der Hauptsache die Funkschnittstelle zwischen RFP
und PP. Die Schnittstelle zwischen der Umgebung (PSDN, ISDN, GSM
usw.) und CCFP und die Schnittstelle zwischen RFP und CCFP ist durch den
Standard nicht abgedeckt. Wenn größere Gebiete mit DECT-Abdeckung ausgerüstet werden
sollen, bringt dies mit sich, dass die Entfernung zwischen CCFP
und RFP verhältnismäßig groß wird,
was zu technischen Problemen führen
kann.
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Das
Zugangsverfahren von DECT besteht aus TDMA/TDD mit mehreren Trägerfrequenzen.
In 2 ist die Aufteilung in Zeit und Frequenz gezeigt, wobei
Kanäle
mit Verkehr, Blindkanäle
und Kanäle für neue Verbindungen
gezeigt sind.
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Bei
zum Beispiel einem Telefonanruf mit zwei Schlitzen pro Zeitrahmen
wird ein Duplexpaar zugeordnet. In der Figur sind zwei Beispiele
davon gezeigt, die Zeitschlitze zwei und vierzehn bzw. fünf und siebzehn.
In DECT ist alle Steuerinformation in der Information eingeschlossen,
die in den Zeitschlitzen zwischen dem festen Teil und dem tragbaren
Teil übertragen
wird; daher gibt es keinen getrennten Signalkanal. In 3 ist
gezeigt, wie die Bits im Zeitschlitz angeordnet sind. Diese Figur
zeigt, wie viele Bits jedes Feld benutzt. Ein Rahmen enthält 24 Zeitschlitze
und ist 10 ms lang. Ein Zeitschlitz ist demgemäß 417 μs lang. Er hat Platz für 480 Bits.
Die letzten 556 Bitperioden werden als Schutzschlitz verwendet.
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Um
eine Verbindung einzurichten und aufrecht zu erhalten, ist es erforderlich,
dass die Zeitschlitze nicht miteinander kollidieren. Es gibt mehrere unterschiedliche
Phänomene,
die bewirken können, dass
Zeitschlitze ineinander hineingleiten, wie zum Beispiel mangelnde
Synchronisation, Zeitdispersion und Zeitverzögerung. Die Zeitdispersion
hängt zum größeren Teil
von der Umgebung ab, während
die Zeitverzögerung
von der Länge
des Weges abhängt.
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Aus
dem, was oben beschrieben worden ist, kann man sehen, dass es verschiedene
Vorteile gibt, über
Funk zwischen CCFP und RFP zu kommunizieren. Im folgenden wird beschrieben,
wie eine solche Funkschnittstelle bei einer Ausführungsform aussieht.
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Gegenwärtig wird
ein großer
Teil des Frequenzbereiches mit niedrigeren Frequenzen als 20 GHz
verwendet. Eine Funkverbindung zwischen CCFP und RFP kann daher
mit Vorteil in einer höheren
Frequenz als 20 GHz angeordnet werden.
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Für feste
Verbindungen werden die folgenden Frequenzbereiche durch ERO und
CEPT im Intervall von 21 GHz bis 40 GHz vorgeschlagen worden:
- – 23,0
GHz–24,5
GHz (2 × 250
MHz)
- – 24,5
GHz–27,0
GHz (2 × 1250
MHz)
- – 27,0
GHz–29,5
GHz (2 × 1250
MHz)
- – 37,0
GHz–39,5
GHz (2 × 1250
MHz)
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Die
Verbindungen nehmen Frequenzduplex an, da jedoch DECT auf Zeitduplex
beruht, ist es auch spektrumeffizient, Zeitduplex in der Hochfrequenzsfunkschnittstelle
zu haben. Die Funkeinheiten werden auf diese Weise billiger sein.
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Um
alle Zeitschlitze beim DECT System zu verwenden, ist eine Kanalstruktur
erforderlich, die bewirkt, dass die Informationsbits nicht aufgrund
von Verzögerungen
im System kollidieren. Diese Problem wird dadurch gelöst, dass
die Zeitschlitze zwischen CCFP und RFP nur halb so lang sind (doppelte Bitrate)
wie zwischen RFP und PP.
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Wenn
es möglich
sein soll alle Zeitschlitze in der DECT-Schnittstelle zu verwenden,
muss die Übertragung
der ersten Zeitschlitze von CCFP sich mit den letzten Zeitschlitzen
zu CCFP überkreuzen. In 5 ist
gezeigt, wie die Zeitschlitze zwischen CCFP und RFP organisiert
sind.
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Die
Informationsbits in einem Zeitschlitz werden einen halben DECT-Zeitschlitz
von CCFP gesendet, bevor sie zwischen RFP und PP übertragen
werden sollen. Die Verzögerung
zwischen einem CCFP und seinem RFP ist konstant ein halber Zeitschlitz, 208 μs. Diese
Verzögerung
tritt als Ergebnis der geographischen Entfernung, Verzögerungen
in RFP und CCFP und wegen des Verzögerungselements auf. Die Bitrate
zwischen CCFP und RFP ist zweimal so hoch wie zwischen RFP und PP.
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Es
gibt eine Möglichkeit,
ein adaptives Verzögerungselement
einzuführen,
um die Übertragung zu
synchronisieren und dadurch die maximale Entfernung zwischen CCFP
und RFP zu erhöhen.
Die Verzögerung
zwischen CCFP und RFP wird auf 280 μs eingestellt. Eine Art und
Weise, eine noch bessere Frequenzwirksamkeit zu erzeugen, besteht
darin, dass die halbe Anzahl von RFP in der Zeit um zwölf Zeitschlitze
verschoben werden, das heißt,
wenn Übertragung
in Abwärtsverbindung
für einen
RFP der Übertragung
in Aufwärtsverbindung
zu einem anderen RFP entspricht. Die Verzögerung zwischen unterschiedlichen
RFPs ergibt eine wirksamere Verwendung von CCFP und Funk.
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Die
Erfindung ist in erster Linie für
ein DECT-System
mit getrennten CCFP und RFP vorgesehen. Die wichtigste Verwendung
ist innerhalb öffentlicher
Systeme, wie zum Beispiel auf Funk geruhenden lokalen Netzsystemen,
die Erfindung kann jedoch auch in privaten Systemen, insbesondere
Unternehmen verwendet werden.
- CCFP
- = Central Control
Fixed Part (zentraler fester Steuerteil). Der zentrale Teil des
festen Teils.
- DECT
- = Digital European
Cordless Telecommunications (digitale europäische schnurlose Telekommunikation).
- RFP
- = Radio Fixed Part
(fester Funkteil). Derjenige Teil eines FP der den Funkteil enthält.
- PP
- = Portable Part (tragbarer
Teil). Der mobile Teil von DECT, zum Beispiel ein drahtloses Telefon.
PP kann auch fest angebrachte Einheit sein.
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Die
Erfindung ist nicht auf die gezeigten Beispiele von Ausführungsformen
eingeschränkt,
sondern kann auf beliebige Weise innerhalb des Erfindungsgedankens
abgewandelt werden, wie dieser in den folgenden Patenansprüchen definiert
ist.