DE3527330A1 - Digitales funkuebertragungssystem mit verbindungsbegleitenden organisationskanal im zeitmultiplexrahmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein digitales Funkübertragungs­ system gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Nachrichtenübertragung über ein von einer Vielzahl von Teilnehmern gemeinsam benutztes Übertragungsmedium (z. B. Leitung, Funkstrecke) sind drei Grundverfahren be­ kannt, nämlich das Codemultiplex-Verfahren, das Frequenz­ multiplex-Verfahren und das Zeitmultiplex-Verfahren.

Beim Codemultiplex-Verfahren werden beispielsweise die verschiedenen, über ein gemeinsames Übertragungsmedium geführten Nachrichten durch Basis-Modulation einem Träger aufmoduliert und das sich ergebende im Vergleich zur Ka­ nalbandbreite schmalbandige Signal wird durch Multiplex- Modulation mit Hilfe eines den Empfänger kennzeichnenden Codeworts auf die Kanalbandbreite spektral gespreizt.

Die Erkennung des Signals erfolgt nicht durch zeitliche oder frequenzmäßige Selektion, sondern anhand der spek­ tralen Codierung. Die im Codemultiplex-Kanal überlagerte Vielzahl von spektralcodierten Nachrichten werden im Empfänger anhand des diesem zugeordneten Codeworts selek­ tiert.

Beim Frequenzmultiplex-Verfahren wird die zur Nachrich­ tenübertragung zur Verfügung stehende Gesamtbandbreite in schmale Frequenzbänder unterteilt, welche jeweils einem Nachrichtenübertragungskanal entsprechen. Für die Dauer der Funkübertragung steht dem Teilnehmer ein solches schmales Frequenzband zur Verfügung.

Beim Zeitmultiplex-Verfahren steht jedem Teilnehmer die gesamte Bandbreite eines einzigen Funkkanals zur Verfü­ gung, welchen der Teilnehmer aber nur für kurze Zeitab­ schnitte benutzen darf. Die Zeichen oder Zeichenfolgen verschiedener Teilnehmer sind ineinander verschachtelt und werden mit entsprechend höherer Bitrate im einzigen Funkkanal übertragen, wobei der jeweils einem Teilnehmer zugeordnete Zeitkanal sich periodisch mit der Rahmen­ periodendauer wiederholt.

Aus der DE-OS 25 37 683 ist ein Funkübertragungssystem mit ortsfesten Funkstationen und beweglichen Funksta­ tionen bekannt, bei welchen verschiedene Kanalzugriffs­ verfahren mit asynchronem Zeitmultiplex, mit Codemulti­ plex und mit Frequenzmultiplex verwendet werden.

Auch Kombinationen der vorgenannten Verfahren und deren Anwendung in einem digitalen Funkübertragungssystem sind bekannt. Beispielsweise ist in "Nachrichtentechnik, Elek­ tronik + Telematic 38 (1984), Heft 7, Seiten 264 bis 268" ein digitales Funkübertragungssystem beschrieben, bei dem das Zeitmultiplex-Verfahren in Kombination mit Codespreizung verwendet wird, wobei jedoch keine Trennung verschiedener Teilnehmer unter Anwendung des Codemulti­ plexverfahrens erfolgt. In den Zeitkanälen zur Sprach- und/oder Datenübertragung (Kommunikationskanal TCH) wer­ den nacheinander eine Bit-Folge zur Ermittlung des Bit- Takts (Synchron), ein Rahmen-Synchronisationswort (Vor­ spann) und die Bit-Folge der Nachricht selbst übertra­ gen. Die Zeitkanäle zur Nachrichtenübertragung (3 × 20 TCH) sind mit Organisationskanälen (3 CCH) zu einem Zeitmulti­ plexrahmen mit der Zeitdauer 31,5 msec. angeordnet. Soll als Nachricht das Sprachsignal übertragen werden, so kann zur Analog-/Digitalwandlung die adaptive Deltamodulation verwendet werden. Die dabei entstehenden Nachrichten­ zeichen (Bit) werden im Sender mit einem Code überla­ gert. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die einzelnen Nachrichtenzeichen in Blöcke zu je vier Bit zusammen zu fassen und die so entstehenden Blöcke mit einem orthogo­ nalen Alphabet zu spreizen. Der dabei verwendete Spreiz­ faktor ist ein Kompromiß, um die Vorteile der Bandsprei­ zung mit der Forderung nach Frequenzökonomie miteinander zu vereinigen.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, wird bei Funkübertragungssystemen, insbesondere bei automa­ tischen Mobilfunksystemen, meist eine von zwei Formen von Organisationskanälen benutzt. Die erste Form betrifft einen zentralen Organisationskanal, welcher auch häufig nur als zentraler Rufkanal ausgeführt ist, und die zweite Form betrifft einen verbindungsbegleitenden Organisa­ tionskanal.

In einem Funkübertragungssystem mit Funkübertragungska­ näle über welche Sprache und Daten übertragen werden, ist es zur Organisation des Funkübertragungskanals notwendig, zwischen beweglichen Funkstationen und ortsfesten Funk­ stationen Informationen auszutauschen. Weitere Informati­ onen, welche über den Funkübertragungskanal ausgetauscht werden, sind beispielsweise Informationen um eine beweg­ liche Funkstation zu suchen, der Vorgang der Identifi­ zierung, das Durchführen eines Kanalauswahlverfahrens usw. Ein solcher Organisationskanal dient vor allem der Durchführung des Verbindungsaufbaus und ist je nach Funk­ übertragungssystem vollständig oder nur teilweise als zentraler Organisationskanal ausgeführt. Auch während einer bestehenden Verbindung zwischen Teilnehmern des öffentlichen Fernsprechnetzes oder des Funkübertragungs­ systems ist es häufig notwendig, Informationen zur Organisation des Funkübertragungskanals auszutauschen. Solche Informationen betreffen beispielsweise die Form in welcher der Verbindungsabbau durchgeführt werden soll, Zustandsinformationen den Funkübertragungskanal selbst betreffend, Funkmeldungen für eine Leistungsregelung der Sender des Funkübertragungssystems, das Weiterreichen der Funkverbindung bei Funkzellenwechsel an eine benachbarte ortsfeste Funkstation usw.

Der vorgenannte Informationsaustausch erfolgt über einen sogenannten verbindungsbegleitenden Organisationskanal, welcher dem Funkübertragungskanal selbst zugeordnet ist. Bei analogen Funkübertragungssystemen wird der Organisa­ tionskanal häufig in Form einer Außerbandsignalisierung übertragen oder es wird eine Verschachtelung mit der zu übertragenden Nutzinformation, unter Anwendung des Zeit­ multiplexverfahrens oder eines geeigneten Kanalcodierver­ fahrens, vorgenommen.

Die Ausführungsform mit Außerbandsignalisierung hat den Nachteil, daß die Signalisierungsinformation der Nutzin­ formation im Sender aufgeprägt werden muß, beispielsweise durch Modulation oder geeignete Codierung, und im Empfän­ ger wieder eine Trennung zwischen Nutz- und Signalisie­ rungsinformation vorgenommen werden muß. Darüber hinaus muß auch die Kanalkapazität für den verbindungsbegleiten­ den Organisationskanal ständig bereit gehalten werden, auch wenn im Augenblick diese Kanalkapazität nicht voll­ ständig genutzt werden kann.

Wird eine Verschachtelung von Signalisierungs- und Nutz­ information im Zeitmultiplexrahmen vorgenommen, ähnlich wie bei der Bildung der Mehrfachrahmen in einem PCM30- Übertragungssystem, so muß ebenfalls die Kanalkapazität für die Signalisierungsinformation bereit gehalten wer­ den, auch wenn diese Kanalkapazität augenblicklich nicht genutzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem digi­ talen Funkübertragungssystem, bei dem im gemeinsamen Funkübertragungskanal die Signalisierungs- und Nutzinfor­ mation nach dem Zeitmultiplexverfahren übertragen werden, deren Trennung auf einfache Art und Weise durchzuführen, die Kanalkapazität für die verbindungsbegleitenden Organisationskanäle so klein wie möglich zu halten, um priorisierte Meldungen von den ortsfesten Funkstationen zu den beweglichen Funkstationen schneller übertragen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem digitalen Funkübertragungssystem mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße digitale Funkübertragungssystem mit einem verbindungsbegleitenden Organisationskanal im Zeit­ multiplexrahmen weist den Vorteil auf, daß durch die Ein­ richtung des zentralen verbindungsbegleitenden Organisa­ tionskanals ein Bündelungseffekt erzielt wird, d. h. der zentrale verbindungsbegleitende Organisationskanal benö­ tigt weniger Bandbreite als die Summe der Einzelkanäle. Weiterhin ist von Vorteil, daß die Trennung von Signali­ sierung- und Nutzinformation einfach vorzunehmen ist und daß die Übertragungszeit, durch die größere Bandbreite des zentralen verbindungsbegleitenden Organisationskanals im Vergleich zu der Bandbreite eines einzelnen verbin­ dungsbegleitenden Organisationskanals kleiner ist. Da­ durch können Funkmeldungen mit hoher Priorität (z. B. beim Weiterreichen infolge eines Funkzellenwechsels) schneller übertragen werden.

Das erfindungsgemäße digitale Funkübertragungssystem wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Aus­ führungsformen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Einteilung des Zeitmultiplexrahmens,

Fig. 2 die Multiplexbildung innerhalb der Funkzellen,

Fig. 3 das Blockschaltbild des Sendeteils der ortsfesten Funkstation und

Fig. 4 das Blockschaltbild des Empfangsteils in der beweglichen Funkstation.

Der in Fig. 1 dargestellte Zeitmultiplexrahmen enthält einen Signalisierungszeitschlitz und vier Zeitschlitze für die Übertragung von Nutzinformationen der jeweiligen diesem Zeitmultiplexrahmen zugeordneten Teilnehmer. In diesen Zeitkanälen 1 bis 4 kann beispielsweise codierte Sprache oder Daten übertragen werden. Daneben kann einer dieser Zeitkanäle 1 bis 4 auch als zentraler Organisa­ tionskanal verwendet werden. Im Signalisierungszeit­ schlitz, welcher am Anfang des Zeitmultiplexrahmens ange­ ordnet ist, wird die Information des verbindungsbegleit­ enden Organisationskanals übertragen.

Der Unterschied zwischen dem vorgenannten und in einem der Zeitkanäle 1 bis 4 übertragenen zentralen Organisa­ tionskanal und dem verbindungsbegleitenden Organisations­ kanal besteht darin, daß der zentrale Organisationskanal für alle Teilnehmer oder für eine bestimmte Teilnehmer­ population in einer Funkzelle des Funkübertragungssystems zur Verfügung steht, während der verbindungsbegleitende Organisationskanal nur allen diesem Zeitmultiplexrahmen zugeordneten Teilnehmern zur Verfügung steht, wobei die Teilnehmerpopulation keine Rolle mehr spielt.

Der Empfänger in der beweglichen Funkstation MS empfängt den verbindungsbegleitenden Organisationskanal und einen dieser zugeordneten Zeitschlitz. Um die in einem Zeit­ multiplexrahmen zusammengefaßten Zeitkanäle verschiedener Teilnehmer voneinander unterscheiden zu können, wird neben der aktuellen Signalisierungsinformation auch eine Benutzeridentifikation übertragen.

Die Übertragung des zentralen verbindungsbegleitenden Organisationskanals kann in Funkübertragungssystemen so­ wohl unsymmetrisch als auch symmetrisch erfolgen. Unter unsymmetrischer Übertragung soll verstanden werden, daß in den beiden Übertragungsrichtungen für die Bündelung von Nachrichtenkanälen unterschiedliche Kombinationen von Multiplexverfahren angewandt werden, während bei symmet­ rischer Übertragung gleiche Kombinationen von Multiplex­ verfahren angewandt werden. Bei unsymmetrischer Übertra­ gung stehen individuelle verbindungsbegleitende Organisa­ tionskanäle in der Richtung von den beweglichen Funksta­ tionen MS zu der ortsfesten Funkstation BS zur Verfügung, während bei der symmetrischen Übertragung in beiden Richtungen der gleiche verbindungsbegleitende Organisa­ tionskanal verwendet wird.

In der Richtung von der ortsfesten Funkstation BS zu den dieser zugeordneten beweglichen Funkstationen MS ist es bei symmetrischer Übertragung notwendig, den Zugriff auf den Rückkanal (von den beweglichen Funkstationen MS zur ortsfesten Funkstation BS) zu organisieren um Kollisionen zu vermeiden. Dies ist bei einer unsymmetrischen Übertra­ gung nicht notwendig.

Anhand der Fig. 2 bis 4 wird eine Ausführungsform eines digitalen Funkübertragungssystems näher beschrieben und erläutert, bei dem für die Bündelung der Nachrichtenka­ näle unterschiedliche Kombinationen von Multiplexverfah­ ren angewandt werden. Die zu sendende Nachricht wird in der Übertragungsrichtung von der ortsfesten Funkstation BS zu den beweglichen Funkstationen MS in die Nachrich­ tenkanäle unter Anwendung der Kombination von Codemulti­ plex-, Zeitmultiplex- und Frequenzmultiplexverfahren ein­ gefügt. Für die Übertragungsrichtung von der beweglichen Funkstation MS zur ortsfesten Funkstation BS kann bei­ spielsweise die Nachrichtenübertragung in voneinander ge­ trennten, schmalbandigen Frequenzkanälen erfolgen.

Im digitalen Funkübertragungssystem sind ortsfeste Funk­ stationen BS räumlich nach einem Zellensystem angeord­ net. Jeder ortsfesten Funktion BS sind eine Anzahl von Funkübertragungskanälen zugeordnet, über welche Nachrich­ ten zu beweglichen Funkstationen MS übertragen werden.

In den beiden Übertragungsrichtungen werden für die Bün­ delung von Nachrichtenkanälen unterschiedliche Kombina­ tionen von Multiplexverfahren angewandt. In der Übertra­ gungsrichtung von der ortsfesten Funkstation BS zu den beweglichen Funkstationen MS wird die zu sendende Nach­ richt (Sprache oder Daten) in die Nachrichtenkanäle unter Anwendung von Codemultiplex-, Zeitmultiplex- und Fre­ quenzmultiplexverfahren eingefügt. Hierzu sind in der ortsfesten Funkstation BS unter anderem ein TDM-Multi­ plexer 3, ein Codewortgenerator 5 und ein Synthesizer 9 angeordnet (vgl. Fig. 3). In der beweglichen Funkstation MS erfolgt die Trennung der Nachrichtenkanäle des empfan­ genen Digitalsignals unter Anwendung des Codemultiplex-, Zeitmultiplex- und Frequenzmultiplexverfahrens. Hierzu sind in der beweglichen Funkstation MS unter anderem ein Synthesizer 19, Korrelatoren 24 und 25 und ein TDM-De­ multiplexer 31 (vgl. Fig. 4) vorgesehen. Für die Übertra­ gungsrichtung von den beweglichen Funkstationen MS zur ortsfesten Funkstation BS erfolgt die Nachrichtenübertra­ gung in voneinander getrennten, schmalbandigen Frequenz­ kanälen. Im folgenden wird die Multiplexbildung für die Übertragungsrichtung von der ortsfesten Funkstation BS zu den beweglichen Funkstationen MS näher beschrieben und erläutert.

Eine ortsfeste Funkstation BS weist beispielsweise min­ destens einen Kanalsatz, bestehend aus 32 Nachrichtenka­ nälen, auf. Die einzelnen Nachrichtenkanäle für die ver­ schiedenen beweglichen Funkstationen MS in einem Kanal­ satz sind durch verschiedene Spreizcodewörter (CDMA) und/oder verschiedene Zeitschlitze (TDMA) voneinander ge­ trennt. In Fig. 2 sind drei solcher Kanalsätze darge­ stellt, wobei in dem gezeigten Beispiel Kanalsätze 1 und 2 zur gleichen Funkzelle und Kanalsatz 3 zu einer benach­ barten Funkzelle gehören. Die Kennzeichnung der einzelnen Nachrichtenkanäle (Kanalkennung) ist in Fig. 2 durch die Zahlenfolge mit drei Ziffern verdeutlicht. Dabei bedeutet die erste Ziffer die Nummer des jeweiligen Zeitschlit­ zes, die zweite Ziffer das jeweils verwendete Codewort und die dritte Ziffer die jeweilige Nummer der verwendeten Trägerfrequenz. Die Bündelung der Nachrichtenkanäle in der Übertragungsrichtung von der ortsfesten Funkstation BS zu den beweglichen Funkstationen MS erfolgt durch die Aufeinanderfolge des Zeitmultiplex-, Codemultiplex- und schließlich Frequenzmultiplexverfahrens. Diese bevorzugte Aufeinanderfolge erleichtert die Realisierung der Sende- und Empfangseinrichtungen des digitalen Funkübertragungs­ systems.

Der Aufbau eines Kanalsatzes erfolgt z. B. dadurch, daß mehrere Zeitschlitze, von denen jeder die Information für jeweils einen Teilnehmer beinhaltet, zu einem Zeitmulti­ plexrahmen zusammengefaßt werden. In Fig. 2 umfaßt der Zeitmultiplexrahmen vier Zeitschlitze, z. B. Nachrichten­ kanal 1.1.1. bis 4.1.1. Der Zeitmultiplexrahmen besteht beispielsweise aus 800 Symbolen und hat eine Perioden­ dauer von 20 msec. Davon sind 20 Synchronisationssymbole in regelmäßigen Abständen über den Rahmen verteilt. Für den verbindungsbegleitenden Organisationskanal sind eine Anzahl von Symbolen, vorzugsweise am Rahmenanfang ange­ ordnet, vorgesehen. Die Synchronisationsbits und Bits des verbindungsbegleitenden Organisationskanal sind in Fig. 2 nicht eingezeichnet. In der Regel ist der Zeitmultiplex­ rahmen mit vier Sprechkanälen zu je 16 kbits Nutzbitrate und 3 kbits Redundanz belegt. Die einzigen Festlegungen, die im digitalen Funkübertragungssystem für die Bildung des Zeitmultiplexrahmens getroffen werden müssen, ist die Rahmenlänge und die Lage eines zentralen Organisationska­ nals im Zeitmultiplexrahmen.

Anschließend wird die Information solcher Zeitmultiplex­ rahmen mit geeignet gewählten Codewörtern gespreizt, welche es erlauben, mehrere Zeitmultiplexrahmen gleich­ zeitig und mit derselben Trägerfrequenz zu übertragen. Dabei erfolgt die Spreizung jedes dieser Zeitmultiplex­ rahmen mit einem Codewort, welches in diesem Kanalsatz nur diesem speziellen Zeitmultiplexrahmen zugeordnet ist. Das bedeutet zum einen, daß innerhalb eines Kanalsat­ zes jeder Zeitmultiplexrahmen für die Spreizung ein für ihn spezifisches und von den anderen Zeitmultiplexrahmen unterschiedliches Codewort enthält und zum anderen, daß die Information in den Zeitschlitzen eines Zeitmultiplex­ rahmens mit dem gleichen Codewort gespreizt wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform werden acht verschiedene Codewörter pro Kanalsatz verwendet, d. h. ein Kanalsatz enthält acht verschiedene Zeitmulti­ plexrahmen mit jeweils vier Zeitkanälen, zusammen als 32 Nachrichtenkanäle pro Kanalsatz.

Durch die Vergabe von ausgesuchten Codesymbolen für die Spreizung, wie z. B. pseudozufällige, orthogonale oder quasiorthogonale Codewörter, ist die gleichzeitige Über­ tragung von Nachrichten im Codemultiplex möglich. Die acht individuellen Spreizcodes weisen eine Spreizung von 31, d. h. eine Länge von 31 Chips, auf. Dabei werden alle Codemultiplex-Kanäle von dem Sender der ortsfesten Funk­ station BS mit gleicher Leistung und zeitsynchron gesen­ det. Durch die Verwendung von vier Symbolen in jedem Codemultiplex-Kanal (die vier Symbole lassen sich z. B. durch zwei antipodale Codewörter darstellen) lassen sich zwei Bit des Nutzsignals zu einem Symbol zusammenfassen. Dadurch verringert sich die Symbolrate gegenüber der Bit­ rate des Basisband um die Hälfte. Für die Codierung des Basisbandsignals und der Synchronisierung stehen sechs verschiedene Symbole zur Verfügung, von denen zwei aus­ schließlich für die Synchronisation verwendet werden. Werden acht individuelle Spreizcodeebenen mit vier zeit­ lich gestaffelten Kanälen gebildet, so können 32 Nach­ richtenkanäle von beispielsweise 16 kbits/s übertragen werden, welche nach Codespreizung einem gemeinsamen HF-Träger aufmoduliert werden. Bei Anwendung einer 4-Phasenmodulation ergibt sich für die Übertragung von 32 Nachrichtenkanälen z. B. eine Bandbreite von 1,25 MHz. Die Zeitstaffelung und damit die Zahl der Nachrichtenkanäle pro Spreizcodeebene hängt von der für jeden Nachrichten­ übertragungskanal benötigten Bitrate ab.

Wegen der Zusammenfassung von je zwei Bit zu einem von vier möglichen Symbolen bleibt einerseits die Symboldauer mit 25 µs genügend lang um Intersymbolinterferenzen, die durch Mehrwegeempfang entstehen, zu vermeiden und ander­ erseits ist der Aufwand in den Empfangseinrichtungen für die Korrelatoren niedrig. Die innerhalb einer ortsfesten Funkstation BS zur Trennung der Codeebenen benutzten 16 Spreizcodes sind beispielsweise paarweise orthogonal, während in verschiedenen ortsfesten Funkstationen BS mit gleichem Träger, die unterschiedlichen Synchronisiersym­ bole möglichst geringe Kreuzkorrelationsprodukte aufwei­ sen sollen, bei beliebigen zeitlichen Verschiebungen.

Für die Spreizung können z. B. Gold-Codes verwendet wer­ den. Eine Änderung des Spreizcodes hat nur geringen Ein­ fluß auf die Empfangseinrichtung, da diese programmier­ bare Korrelatoren aufweist, welche von Verbindung zu Ver­ bindung auf Anweisung der ortsfesten Funkstation BS neu eingestellt werden. Für die Übertragung solcher Einstell­ informationen und zur Trennung der einzelnen Zeitkanäle (Nachrichtenkanäle) im Zeitmultiplexrahmen kann ein ge­ meinsamer Organisationskanal, in dem zentraler Organisa­ tionskanal und verbindungsbegleitende Organisationskanäle zusammengefaßt sind, vorgesehen sein.

Wie bereits ausgeführt, werden die Zeitmultiplexrahmen eines Kanalsatzes im Sender der ortsfesten Funkstation BS einander überlagert, gemeinsam verstärkt und auf einem HF-Träger über eine Antenne abgestrahlt. Im Empfänger der beweglichen Funkstation MS wird das empfangene Digital­ signal ins Basisband gemischt. Dann wird in dem dieser beweglichen Funkstation beim Verbindungsaufbau zugewie­ senen Zeitschlitz, die Information durch Korrelation mit dem für diesen Nachrichtenkanal verwendeten Codewort, das der beweglichen Funkstation ebenfalls beim Verbin­ dungsaufbau mitgeteilt wird, zurückgewonnen. Im Empfänger der beweglichen Funkstation MS erfolgt also die Trennung der Nachrichtenkanäle des empfangenen Digitalsignals in umgekehrter Abfolge, d. h. Demultiplexen bezüglich Fre­ quenz, Code und Zeit, wie bei der Bündelung der Nachrich­ tenkanäle in der ortsfesten Funkstation BS. Bei einer Rahmenlänge von z. B. 20 ms für den Zeitmultiplexrahmen, einer Symboldauer des Spreizcodeworts von 25 µs und einer Spreizung von 31 liegt die Chipdauer bei 0,806 ns und die Chiprate bei 1,24 Mcps. Damit ist auch die Chipdauer klein genug um eine hinreichende Auflösung und Ausnutzung der Mehrwege zu erlauben und Fading-Einflüsse weitgehend zu vermeiden.

Wie bereits ausgeführt, ist pro Kanalsatz mindestens ein gemeinsamer Organisationskanal vorgesehen, auf dem die beweglichen Funkstationen MS zum Verbindungsaufbau zu­ greifen und über den der Verbindungsaufbau und einige Sonderdienste abgewickelt werden. Die beweglichen Funk­ stationen MS kennen die Frequenzlage der möglichen Kanal­ sätze, den entsprechenden Zeitkanal und die Codewörter für die innerhalb des digitalen Funkübertragungssystem vergebenen Organisationskanäle. Mit dieser Kenntnis kann die bewegliche Funkstation MS den für diese geeigneten Organisationskanal suchen und dort alle für den Zugriff (z. B. Frequenz der Schmalband-(Rück-)Richtung von beweg­ licher Funkstation MS zur ortsfesten Funkstation BS des jeweiligen Organisationskanals) und für den Verbindungs­ aufbau (z. B. Zeitkanal und Codewort für die Richtung von der ortsfesten Funkstation BS zur beweglichen Funkstation MS, sowie die Frequenz für die Schmalbandrichtung von der beweglichen Funkstation MS zu der ortsfesten Funkstation BS) benötigten Informationen empfangen.

Werden in einer ortsfesten Funkstation BS mehr als 32 Nachrichtenkanäle benötigt, so können mehrere Kanalsätze unter Anwendung des Frequenzmultiplexverfahrens einander überlagert werden. Die verschiedenen Kanalsätze werden mit unterschiedlichen HF-Trägerfrequenzen abgestrahlt. In Fig. 2 sind der ortsfesten Funkstation BS 1 die Kanalsätze 1 und 2 zugeordnet. Für die beiden der ortsfesten Funk­ station BS 1 zugeordneten Kanalsätze können, weil sie auf verschiedenen Trägerfrequenzen gesendet werden, die gleichen Codewörter verwendet werden.

Die Trennung der Nachrichtenkanäle von benachbarten orts­ festen Funkstationen BS erfolgt entweder unter Anwendung des Frequenzmultiplexverfahrens (verschiedene HF-Träger für die in diesen ortsfesten Funkstationen BS verwendeten Kanalsätze), unter Anwendung des Codemultiplexverfahrens (verschiedene Codewortsätze bei den verwendeten Kanalsät­ zen) oder durch Kombinationen dieser beiden Multiplexver­ fahren. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform unterscheidet sich der Kanalsatz 3 der ortsfesten Funk­ station BS 2 von den beiden Kanalsätzen 1 und 2 der orts­ festen Funkstation BS 1 sowohl im Codewortsatz (2. Ziffer der Kanalkennung) wie auch durch die verwendete HF-Trä­ gerfrequenz (3. Ziffer der Kanalkennung). In genügend großen räumlichen Abständen (festgelegt durch auftretende Gleichkanalstörungen) von einer Zelle zur anderen kann ein in dieser Zelle eingesetzter Kanalsatz (HF-Träger und/oder Codewortsatz) wiederholt werden. Dabei führt die Möglichkeit der Verwendung der gleichen HF-Trägerfrequenz in der entfernten Funkzelle und/oder unterschiedliche Codewortsätze zu benutzen, zu einer zusätzlichen Flexi­ bilität und Freiheit in der reuse-Planung und erleichtert die Einführung von Kleinzellenstrukturen.

Für die Übertragungsrichtung von den beweglichen Funksta­ tionen MS zu der ortsfesten Funkstation BS kann bei­ spielsweise eine Schmalbandübertragung mit Frequenzkanä­ len im 25 KHz-Raster vorgesehen sein. In den Funkzellen selbst ist die Frequenzeinteilung nicht fest, vielmehr werden die Frequenzen von der ortsfesten Funkstelle BS frei vergeben.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild des Sendeteils der ortsfesten Funkstation BS. Der im Basisband übertragene Daten-/Sprachstrom setzt sich folgendermaßen zusammen. Die digitalisierte Sprache jedes einzelnen Kanals wird zunächst in einem Transcoder 1 von PCM auf das für die Funkübertragung erforderliche Übertragungsverfahren mit entsprechend geringerer Bitrate umcodiert. An der Schnittstelle B-B kann eine Datenquelle angeschlossen werden. In einem mit der Datenquelle bzw. den Transcoder 1 verbundenen Kanalcodierer 2 wird eine spezielle Kanal­ codierung zum Schutz signifikanter Bits gegen Übertra­ gungsfehler auf dem Übertragungskanal hinzugefügt. Diese Kanalcodierung kann je nach zu übertragendem Dienst unterschiedlich sein. In einem mit dem Kanalcodierer 2 verbundenen Multiplexer 3 wird in den Datenstrom die ver­ bindungsbegleitende Signalisierung und die von einer Synchronisierschaltung 4 herrührende Synchronisationsin­ formation hinzugefügt. Das TDM-Signal (Time Division Multiplex-Signal) am Ausgang des TDM-Multiplexers 3 ent­ hält also bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform vier Sprach-/Datenkanäle, einen verbindungsbegleitenden Signalisierungskanal (für ein TDM-Kanalbündel) sowie die für die Synchronisation in den beweglichen Funkstationen MS erforderlichen Synchronisationsbits. Die Synchronisa­ tionsbits werden in das TDM-Signal eingeblendet, wie dies in der P 35 11 430.4 vorgeschlagen ist.

Das TDM-Signal am Ausgang des Multiplexers 3 wird mit den jeweiligen von Codegeneratoren 5 erzeugten Codeworten multipliziert, wobei jeweils zwei Bit zu einem Symbol zu­ sammengefaßt und mit dem gewünschten Code gespreizt wer­ den. Auf das gespreizte Signal wird ein den Eigenschaften des Funkübertragungskanals angepaßtes Modulationsverfah­ ren angewandt, beispielsweise wird mit dem gespreizten Signal dann die Phase eines aus einem Oszillator 6 stam­ menden Trägersignals umgetastet, wodurch ein mit der In­ formation und dem Codewort verknüpftes, bei einer nied­ rigen Zwischenfrequenz moduliertes BPSK (Binary Phase Shift Keying) Signal entsteht. Das modulierte CDM-Signal wird einem Summierer 7 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Bandpaßfilter 8 verbunden ist. Acht dieser modu­ lierten CDM-Signale bilden nach Addition und Bandpaßfil­ terung ein in der Amplitude mehrstufiges Gesamtsignal, das schließlich auf die Endfrequenz umgesetzt wird.

Hierzu ist als Mischoszillator ein Synthesizer 9 vorge­ sehen, welcher innerhalb des Frequenzbereichs des digita­ len Funkübertragungssystems mit entsprechenden Stufen ge­ schaltet werden kann. Der Synthesizer 9 ist nur für die wenigen möglichen Frequenzen der FDM-Stufe (Frequenzy Division Multiplex-Stufe) ausgelegt. Die Mischung des CDM-Signals mit der entsprechenden vom Synthesizer 9 ge­ lieferten Frequenz erfolgt in einer Einrichtung 10, wel­ che mit einem Bandpaßfilter 11 verbunden ist. Der Ausgang des Bandpaßfilters 11 ist mit einem Leistungsverstärker 12 verbunden und das herausgefilterte und verstärkte Sendesignal gelangt über einen Senderkoppler 13 zur An­ tenne 14. Bei kleineren ortsfesten Funkstationen BS mit bis zu 32 Nachrichtenübertragungskanälen entfällt der Senderkoppler 13 völlig.

Die Kanal- und Codegeneratoreinstellung, die richtige Auswahl der Kanalcodierung und die Einfügungen von Mel­ dungen in den Organisationsdatenstrom erfolgt mittels einer in der ortsfesten Funkstation BS angeordneten Steuereinrichtung 15. Der ausgewählte Funkübertragungska­ nal kann dabei ein TDM-Kanal in einer CDM-Ebene sein (vgl. P 35 11 430.4).

Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild des Empfangsteils der beweglichen Funkstation MS. Das von einer gemeinsamen Sende-/Empfangstenne 16 empfangene Signal gelangt über ein Empfangsfilter eines Duplexers 17 zur Eingangsstufe 18 des Empfängers. Die Anforderungen an das Empfangsfil­ ter des Duplexers 17 sind relativ gering, so daß sich auch für bewegliche Funkstationen MS mit geringer Dienst­ anforderung, z. B. einfaches Datenfunkgerät, eine kosten­ günstige Lösung ergibt. In der Eingangsstufe 18 wird das Signal verstärkt und dann mit einer aus einem Synthesizer 19 stammenden Synthesizerfrequenz auf eine Zwischenfre­ quenz gemischt.

Das Zwischenfrequenzsignal wird einem, ZF-Teil 20 zuge­ führt, in dem eine weitere Verstärkung und Filterung des Signals vorgenommen wird. Auch für den Synthesizer 19 kann wie für den Synthesizer 9 der ortsfesten Funkstation BS ein einfacher Synthesizer verwendet werden, welcher sich kostengünstig realisieren läßt. Im ZF-Teil 20 sind Filter angeordnet, welche die Nachbarkanalselektion zur Abgrenzung gegen benachbarte Breitbandkanäle bzw. zur Unterdrückung von Mischprodukten dienen. Die eigentliche Rauschfilterung erfolgt in Korrelatoren 23 bis 25. Mit dem ZF-Teil 20 ist eine Amplituden-Regelschaltung 21 ver­ bunden, welche das Ausgangssignal des ZF-Teils 20 auf einen ausreichenden Pegel zur Ansteuerung der nachfolgen­ den Schaltungen anhebt und eine mögliche Übersteuerung dieser Schaltungen verhindert. Die Amplituden-Regelschal­ tung 21 gleicht unterschiedliche Funkfelddämpfungen und Pegelschwankungen aufgrund von Abschattungen aus, so daß in den nachfolgenden Einrichtungen der beweglichen Funk­ station MS eine lineare Verarbeitung durchgeführt werden kann. Die Regelzeitkonstante der Amplituden-Regelschal­ tung 21 wird im wesentlichen von diesen Abschattungen be­ stimmt.

Das in der Leistung geregelte ZF-Signal am Ausgang der Amplituden-Regelschaltung 21 wird in einem mit dieser verbundenen Demodulator 22 ins Basisband umgesetzt. Dies kann beispielsweise bei Anwendung einer BPSK-Modulation nach dem Prinzip einer Costasschleife durchgeführt, so daß Frequenz und Phase mit berücksichtigt werden. Mehr­ deutigkeiten um ganzzahlige Vielfache von 180° können anhand der Polarität der empfangenen Synchronworte (vgl. P 35 11 430.4) erkannt und entsprechend ausgeglichen wer­ den.

Mit dem Demodulator 22 sind drei Korrelatoren 23, 24 und 25 verbunden, welche von einer Steuereinrichtung 26 auf die gerade gültigen Codes 1 und 2 und auf einen in der Funkzone für das gesamte Kanalbündel gültigen Synchron­ code eingestellt werden. Mittels der Steuereinrichtung 26 wird der empfangene Organisationsdatenstrom ausgewertet, indem die Daten der von dem Teilnehmer gewünschten Dienste und die Daten für die Geräteart vorgesehenen Funkübertragungskanäle ausgelesen werden, ein im Organi­ sationsdatenstrom als frei ausgewiesener und auch im in der beweglichen Funkstation MS schaltbarer Funkübertra­ gungskanal ausgewählt wird und anschließend ein Zugriffs­ signal auf diesem ausgewählten Funkübertragungskanal zur ortsfesten Funkstation BS gesendet wird.

Das Ausgangssignal der Korrelatoren 23 bis 25 wird einer­ seits zur Ableitung von Symboltakt, Rahmentakt sowie Bit­ takt verwendet anderseits wird dieses zur Vermessung des augenblicklich gültigen Mehrwegeprofils herangezogen. Da ein einheitlicher Synchroncode mit entsprechend größerem Pegel in dem gesamten Kanalbündel zum gleichen Zeitpunkt abgestrahlt wird (vgl. P 35 11 430.4) ergibt sich eine sichere Synchronisationserkennung und Vermessung des Mehrwegeprofils.

Die Ausgänge der Korrelatoren 23 bis 25 sind mit Abtast­ schaltungen 27, 28 verbunden, welche die Ausgangssignale der Korrelatoren 23 bis 25 abtasten und das jeweilige Er­ gebnis einer Entscheidungsstufe zuführen. Dabei werden die Ergebnisse des synchron zu den Echos der Mehrwegeaus­ breitung ablaufenden Abtastungen in der Entscheidungs­ stufe 29 proportional zur Amplitude der Echos (mittels einer Einrichtung 30) gewichtet. Die Entscheidungsstufe 29 hat die Aufgabe, den gesendeten Code und die Polarität des Codes zu schätzen. Der Schätzwert gestattet somit die Auswahl des mit der größten Wahrscheinlichkeit gesendeten Symbols. Nach der Symbol-Bit-Umwandlung in der Entschei­ dungsstufe 29 wird das Ausgangssignal einem mit der Ent­ scheidungsstufe 29 verbundenen TDM-Demultiplexer 31 zuge­ führt. Der Demultiplexer 31 ist mit einem Kanal-Decodie­ rer 32 verbunden an dessen Ausgang der gesendete Daten­ strom wieder zur Verfügung steht. Bei digitaler Sprach­ übertragung wird in einem Sprachdecoder 33 das digitale Sprachsignal decodiert, einem D/A-Wandler und einem mit diesem verbundenen Lautsprecher zugeführt.

Ist in der beweglichen Funkstation MS beispielsweise die Dienstart Datendienst realisiert, so können die am Aus­ gang des Kanaldecodieres 32 auftretenden Daten sofort z. B. angezeigt oder ausgedruckt werden.

Claims (3)

1. Digitales Funkübertragungssystem mit in einem Zellu­ larnetz angeordneten ortsfesten Funkstationen (BS) und mit einer Vielzahl voneinander unabhängigen beweg­ lichen Funkstationen (MS), wobei die in einem gemein­ samen Funkübertragungskanal übertragenen Nachrichten nach dem Zeitmultiplexverfahren zusammengefaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Richtung von der ortsfesten Funkstation (BS) zu den dieser zugeordneten beweglichen Funkstationen (MS) ein verbindungsbeglei­ tender Organisationskanal innerhalb des Zeitmultiplex­ rahmens als zentraler und allen Zeitkanälen dieses Zeitmuliplexrahmens gemeinsamer Organisationskanal ausgeführt ist.

2. Digitales Funkübertragungssystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß ein zentraler Organisations­ kanal, über welchen Funkmeldungen für alle Teilnehmer oder bestimmte Teilnehmerpopulationen des Funkübertra­ gungssystems übertragen werden, und die verbindungsbe­ gleitenden Organisationskanäle als ein gemeinsamer Organisationskanal ausgeführt sind.

3. Digitales Funkübertragungssystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Festlegung jenes Zeit­ kanals des Zeitmultiplexrahmens für welchen die be­ treffende Signalisierungsinformation im verbindungsbe­ gleitenden Organisationskanal bestimmt ist, neben der Signalisierungsinformation auch eine Benutzeridentifi­ kation übertragen wird.