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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR RADIOTRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/059436
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for radiotransmission of user data arranged in data words of a given length in time multiplex frames with active time slots, in which data is transmitted and inactive time slots, in which no data is transmitted. The user data is temporarily stored in a memory with a first data rate and is read out of the memory with a second higher data rate and converted into time multiplex frames. Data words (n) (n = a whole number $m(G) 1) pertaining to the user data are stored during the period from the beginning of an active time slot to the beginning of the next active time slot . By synchronizing the storage and read-out of user data, said data can be transmitted with the smallest possible delay in any selected time slot of a time multiplex frame.

Inventors:
Sydon, Uwe (Amsterdamerstrasse 32, Düsseldorf, D-40474, DE)
Kockmann, Jürgen (Ostrasse 52, Gronau, D-48599, DE)
Terglane, Hermann (Nelkemweg 20, Heek, D-48619, DE)
Application Number:
PCT/DE1997/001315
Publication Date:
December 30, 1998
Filing Date:
June 24, 1997
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34, München, D-80506, DE)
Sydon, Uwe (Amsterdamerstrasse 32, Düsseldorf, D-40474, DE)
Kockmann, Jürgen (Ostrasse 52, Gronau, D-48599, DE)
Terglane, Hermann (Nelkemweg 20, Heek, D-48619, DE)
International Classes:
H04J4/00; H04B7/26; H04J3/00; H04B1/713; H04J13/00; (IPC1-7): H04B7/26; H04L25/02
Foreign References:
EP0576079A1
EP0615396A1
EP0767551A2
Other References:
RASKY P D ET AL: "SLOW FREQUENCY-HOP TDMA/CDMA FOR MACROCELLULAR PERSONAL COMMUNICATIONS" IEEE PERSONAL COMMUNICATIONS, Bd. 1, Nr. 2, 1.April 1994, Seiten 26-35, XP000449743
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Claims:
Patentanspruche
1. Vorrichtung zur FunkUbertragung von Benutzerdaten, die in Datenworten festgelegter Länge angeordnet sind, in ZeitmultiplexRahmen mit aktiven Zeitschlitzen, in denen Daten ubertragen werden und inaktiven Zeitschlitzen, in denen keine Daten übertragen werden, aufweisend einen Speicher (3) zur vorübergehenden Speicherung der zu übertragenden Benutzerdaten, eine Steuereinrichtung (4) zur Steuerung des Einund Aus lesens der Benutzerdaten in/aus dem Speicher (3) und zur Umsetzung der Benutzerdaten in die ZeitmultiplexRahmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) während der Zeitdauer vom Beginn eines aktiven Zeitschlitzes zum Beginn des nächstfolgenden aktiven Zeitschlitzes jeweils n (n = ganze Zahl : 1) Daten worte der Benutzerdaten in den Speicher (3) schreibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenwortlänge ein Byte entsprechend 8 Bit der Be nutzerdaten ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) während der Zeitdauer vom Beginn eines aktiven Zeitschlitzes zum Beginn des nächstfolgenden aktiven Zeitschlitzes 5 Byte der Benutzerdaten abspeichert.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) die Benutzerdaten mit einer Datenrate von 32 kbit/s in den Speicher (3) schreibt.
5. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) die Benutzerdaten mit einer Datenrate von 576 kbit/s aus dem Speicher (3) ausliest.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) die Benutzerdaten in Zeitmulti plexRahmen mit einer Gesamtlänge von 10 ms umsetzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder ZeitmultiplexRahmen vier aktive Zeitschlitze (RX 1, RX 2, RX 3, RX 4) zur Daten ubertragung von einer Feststation zu einem Mobilgerat eines Schnurlostelefons, vier aktive Zeitschlitze (TX 1, TX 2, TX 3, TX 4) zur Daten ubertragung von dem Mobilgerat zu dem Festgerät des Schnurlos telefonsystems, und acht jeweils zwischen zwei aktiven Zeitschlitzen angeordnete inaktive Zeitschlitze aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der aktiven Zeitschlitze doppelt so lang ist wie diejenige der inaktiven Zeitschlitze.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Zeitschlitze eine Dauer von jeweils 833 As, die inaktiven Zeitschlitze eine Dauer von 417 Rs haben und 320 Bit Benutzerdaten je Zeitschlitz übertragen werden kõnnen.
10. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die FunkUbertragung bei einer Trägerfrequenz von 2,4 GHz erfolgt.
11. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 10 zur FunkÜbertragung von Sprachdaten.
12. Verfahren zur FunkÜbertragung von in Datenworten fest gelegter Länge angeordneten Benutzerdaten in Zeitmultiplex Rahmen mit aktiven Zeitschlitzen, in denen Daten übertragen werden und inaktiven Zeitschlitzen, in denen keine Daten übertragen werden, wobei die Benutzerdaten mit einer ersten Datenrate in einen Speicher vorübergehend abgespeichert und mit einer zweiten größeren Datenrate aus dem Speicher ausgelesen und in die ZeitmultiplexRahmen umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während der Zeitdauer vom Beginn eines aktiven Zeit schlitzes zum Beginn des nächstfolgenden aktiven Zeitschlitzes jeweils n (n = ganze Zahl : 1) Datenworte der Benutzerdaten abgespeichert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenwortlange ein Byte entsprechend 8 Bit der Be nutzerdaten ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß während der Zeitdauer vom Beginn eines aktiven Zeit schlitzes zum Beginn des nächstfolgenden aktiven Zeitschlitzes jeweils 5 Byte der Benutzerdaten abgespeichert werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Datenrate 32 kbit/s beträgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Datenrate 576 kbit/s beträgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein ZeitmultiplexRahmen eine Lange von 10 ms hat.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein ZeitmultiplexRahmen vier aktive Zeitschlitze (RX 1, RX 2, RX 3, RX 4) zur Datenübertragung in eine festgelegte Richtung, vier aktive Zeitschlitze (TX 1, TX 2, TX 3, TX 4) zur Datenübertragung in die entgegengesetzte Richtung, und acht jeweils zwischen den aktiven Zeitschlitzen angeordnete inaktive Zeitschlitze aufweist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der aktiven Zeitschlitze doppelt so lang ist wie diejenige der inaktiven Zeitschlitze.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, die aktiven Zeitschlitze eine Dauer von jeweils 833 Rs und die inaktiven Zeitschlitze eine Dauer von jeweils 417 Rs haben.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß je Zeitschlitz 320 Bit Benutzerdaten übertragen werden können.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, die Trägerfrequenz der Funkübertragung 2,4 GHz ist.
Description:
Beschreibung Verfahren und Vorrichtung zur Funk-Ubertragung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Funk-Ubertragung von in Datenworten einer fest- gelegten Lange angeordneten Benutzerdaten in Zeitmultiplex- Rahmen, die aktive Zeitschlitze, in denen Daten übertragen werden und inaktive Zeitschlitze, in denen keine Daten uber- tragen werden, aufweisen.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Anwendung bei digi- talen Schnurlostelefonsystemen. Seit Anfang der 90er Jahre existiert in Europa der DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone)-Standard für schnurlose Telekommunikation. Dieses System weist Reichweiten von kleiner 300 Meter bis zu etwa 10 km, je nach Antenne und Umgebung, auf und eignet sich besonders für den Einsatz innerhalb von Gebäuden. Es können sowohl Sprachsignale als auch Datensignale übertragen werden.

Die DECT-Luftschnittstelle basiert auf einer Kombination aus FDMA (Frequency Division Multiple Access = Frequenzmultiplex) und TDMA (Time Division Multiple Access = Zeitmultiplex). In einem Frequenzbereich von 1880 MHz bis 1900 MHz stehen zehn Trägerfrequenzen mit jeweils 1728 kHz Kanalabstand bereit. Wie beispielsweise in David, Benkner"Digitale Mobilfunksysteme", Stuttgart 1996, Kapitel 8.1 beschrieben ist, ist jede Träger- frequenz in 24 Zeitschlitze unterteilt. Für die Abwärtsver- bindung (Downlink) von einer Feststation zu einem Mobilteil eines Mobiltelefonsystems sind die ersten zwölf Kanale und für die Aufwartsverbindung (Uplink) von dem Mobilteil zu der Feststation die folgenden zwölf Zeitschlitze reserviert. Die 24 Zeitschlitze bilden einen Rahmen von insgesamt 10 ms Gesamtdauer. Die Dauer eines einzelnen Zeitschlitzes beträgt somit 417 Rs, in denen 320 Bit Benutzerdaten sowie 104 Bit Synchronisierungsdaten, Signalisierungsdaten und Fehler-

korrekturbit ubertragen werden kõnnen. Die Benutzerdatenrate betragt somit 32 kbit/s.

Eine alternative Struktur eines Zeitmultiplex-Rahmens ist in Figur 2 der beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt.

Die Rahmendauer betragt wiederum 10 ms. Zwischen den Aufwarts- und Abwarts-Zeitschlitzen, in denen die Daten von der Fest- station zum Mobilteil bzw. umgekehrt übertragen werden, gibt es jeweils zwischen zwei aktiven Zeitschlitzen angeordnete inaktive Zeitschlitze, in denen keine Daten ubertragen werden.

Diese inaktiven Zeitschlitze (blind slots) erlauben eine Umprogrammierung der Frequenz des HF-Sende/Empfangsmoduls (Frequency Hopping) zwischen zwei aufeinanderfolgenden aktiven Zeitschlitzen. Im vorliegenden Beispielfall beträgt die Dauer jedes aktiven Zeitschlitzes 833 Rs und jedes inaktiven Zeit- schlitzes 417 Rs, also die Halfte eines aktiven Zeitschlitzes.

Der aktive Zeitschlitz hat die zweifache Dauer und der inaktive Zeitschlitz die gleiche Dauer wie ein Zeitschlitz im DECT-System. Diese langeren aktiven Zeitschlitze können erforderlich sein, um trotz schmalbandiger Frequenzkanale eine ausreichende Übertragungskapazität von beispielsweise 320 Bit je Zeitschlitz entsprechend 32 kbit/s sicherzustellen. Die Zeitdauer vom Beginn eines aktiven Zeitschlitzes zum Beginn des nächstfolgenden aktiven Zeitschlitzes beträgt 1,25 ms.

Diese alternative Zeitmultiplex-Rahmenstruktur ist beispiels- weise im US-amerikanischen ISM (Industrial, Scientific, Medical)-Band bei einer Trägerfrequenz von 2,4 GHz anwendbar.

Unabhängig von der jeweils verwendeten Rahmenstruktur muß bei jedem Zeitmultiplexsystem bei einem Schnurlostelefonsystem der kontinuierliche Informationsfluß in beiden Ubertragungsrich- tungen in die vergleichsweise schmalen Zeitschlitze kompri- miert werden. Die beispielsweise von einer Festnetzleitung kommenden Sprachdaten werden dazu kontinuierlich in einem Speicher abgespeichert und dann in sogenannten Bursts, d. h. mit wesentlich größerer Datenrate in den jeweils gewahlten

Zeitschlitz zur Funk-Ubertragung umgesetzt. Um eine qualitativ hochwertige Telefonverbindung zu ermõglichen, sollte die dabei auftretende Zeitverzögerung möglichst gering sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Funk-Ubertragung von in Datenworten festgelegter Lange angeordneten Benutzerdaten in Zeitmultiplex-Rahmen bestehend aus aktiven und inaktiven Zeit- schlitzen vorzuschlagen, wobei unabhangig von dem gewählten Zeitschlitz eine minimale Zeitverzögerung bei der Umsetzung der Benutzerdaten auftritt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Funk-Übertragung, wobei während der Zeitdauer vom Beginn eines aktiven Zeitschlitzes zum Beginn des nachstfolgenden aktiven Zeitschlitzes jeweils n (n = ganze Zahl 2 1) Datenworte der Benutzerdaten abgespeichert werden.

So ist unabhängig von dem gewählten Zeitschlitz zu Beginn des jeweiligen Zeitschlitzes immer das Abspeichern eines Daten- wortes in den Speicher gerade abgeschlossen, so daß die Daten mit geringstmöglicher Zeitverzögerung in den Zeitschlitz umge- setzt und übertragen werden können.

Die Datenwortlange kann dabei ein Byte entsprechend 8 Bit der Benutzerdaten betragen. Vorzugsweise können während der Zeit vom Beginn eines aktiven Zeitschlitzes zum Beginn des nächst- folgenden Zeitschlitzes jeweils 5 Byte der Benutzerdaten abge- speichert werden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsge- mäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Datenrate, mit der die Benutzerdaten vorübergehend in dem Speicher abgespeichert werden, 32 kbit/s und die Auslesedaten- rate aus dem Speicher 576 kbit/s. ~

Der Zeitmultiplex-Rahmen kann dabei eine Gesamtdauer von 10 ms haben und aufgeteilt sein in vier aktive Zeitschlitze einer Dauer von jeweils 833 As zur Datenübertragung zwischen einer Feststation und einem Mobilgerat, vier aktiven Zeitschlitzen von jeweils 833 Rs Dauer zur Ubertragung vom Mobilgerat zur Feststation und acht inaktiven Zeitschlitzen einer Dauer von jeweils 417 Rs.

Die pro Zeitschlitz übertragene Datenmenge betragt vorzugs- weise 320 Bit der Benutzerdaten. Die Tragerfrequenz der Funk- Ubertragung kann beispielsweise 2,4 GHz betragen. Die erfin- dungsgemaße Vorrichtung und das erfindungsgemaße Verfahren sind anwendbar zur Übertragung von Sprachsignalen und Datensignalen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Vorrichtung und des erfindungsgemaßen Verfahrens werden im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Feststation eines Schnurlostelefonsystems ist, auf welches die Erfindung anwend- bar ist ; Fig. 2 schematisch die bei der erfindungsgemaßen Vorrichtung und dem erfindungsgemaßen Verfahren verwendete Zeitmultiplex- Rahmenstruktur zeigt ; und Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen zur Erlauterung der Funktionsweise der erfindungsgemaßen Speichereinrichtung sind.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer insgesamt mit 1 bezeichneten Feststation eines Schnurlostelefonsystems, auf welche die Erfindung anwendbar ist. Mit 2 ist ein Anschluß an ein Telefon-Festnetz bezeichnet, an dem die Benutzerdaten beispielsweise als 32 kbit/s-ADPCM (Adaptive Delta Pulsed Code

Modulation) codierte Signale empfangen werden. Diese Benutzer- daten werden kontinuierlich mit der Datenrate von 32 kbit/s in den Speicher 3 geschrieben. Der Speicher wird wegen seiner logischen Struktur, bei der nach Ablauf einer festen Zeit (10 ms) die Daten jeweils wieder uberschrieben werden, als Ringspeicher bezeichnet. Physikalisch kann der Speicher beispielsweise als Direktzugriffsspeicher (RAM) ausgeführt sein. Die Benutzerdaten werden, von der Burst-Mode-Steuerung 4 gesteuert, mit einer höheren Datenrate von 576 kbit/s als Burst ausgelesen, mittels des Codierers/Decodierers 5 codiert und tuber das HF-Modul 6 und die Antenne 7 mit der jeweils gewahlten Trägerfrequenz an das zugehörige Mobilteil uber- tragen.

Die bei dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel verwendete Zeit- Multiplex-Rahmenstruktur ist in Fig. 2 schematisch darge- stellt. Für die Abwärtsverbindung von der Feststation zu einem Mobilteil stehen die vier aktiven Zeitschlitze RX 1 bis RX 4 mit einer Dauer von jeweils 833 Rs zur Verfügung. Für die Aufwärtsverbindung von einem Mobilteil zur Feststation sind die aktiven Zeitschlitze TX 1 bis TX 4, ebenfalls 833 Rs lang, reserviert. Die Bezeichnungen Rxi bzw. Txi stehen dabei für "receive"bzw."transmit"aus Sicht des Mobilteils. Zwischen zwei aktiven Zeitschlitzen ist jeweils ein inaktiver Zeit- schlitz von 417 Rs Dauer vorgesehen. Ein Kanalpaar bestehend aus einem aktiven Zeitschlitz und einem inaktiven Zeitschlitz hat somit eine Gesamtdauer von 1,25 ms. In einem aktiven Zeitschlitz können jeweils 320 Bit Benutzerdaten übertragen werden. Bei einer Burst-Ausleserate von 576 kbit/s werden die Benutzerdaten in einer Zeit von 320 Bit : 576 kbit/s = 556 Rs ausgelesen. Somit stehen in jedem aktiven Zeitschlitz noch 833 Rs-576 Rs = 277 Rs fur Synchronisierungsdaten, Signalisierungsdaten oder derglei- chen zur Verfügung.-

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Ringspeichers und der erfindungsgemäßen Burst-Mode-Steuerung 4 werden im folgenden anhand der Figuren 3 und 4 erlautert.

Fig. 3 zeigt die logische Struktur des Ringspeichers. Am Außenumfang sind die Benutzerdaten in Einheiten von Byte auf- getragen. Der außere Pfeil symbolisiert den Abspeichervorgang von Benutzerdaten vom Festnetz in den Ringspeicher 3. Die Daten werden kontinuierlich mit einer Datenrate von 32 Bit/s, d. h. 320 Bit oder 40 Byte in 10 ms abgespeichert. Nach Ablauf von 10 ms werden die jeweils"altesten"Daten wieder uber- schrieben. Eine vollständige Umdrehung des äußeren Pfeiles entspricht somit einem Abspeichern von 40 Byte der Benutzer- daten während eines Zeitraumes von 10 ms.

Der innere Pfeil symbolisiert den Auslesevorgang der Benutzer- daten aus dem Ringspeicher mittels der Burst-Mode-Steuerung 4.

An der Kreisinnenseite ist jeweils der Beginn eines aktiven Zeitschlitzes des Zeitmultiplex-Rahmens derart aufgetragen, daß die Position des außeren Pfeiles den momentanen Zeit- schlitz angibt. Immer zu Beginn eines neuen aktiven Zeit- schlitzes ist gerade die Abspeicherung von 5 Byte Benutzer- daten in den Ringspeicher abgeschlossen. Die Daten können dann unabhängig von der Wahl des Zeitschlitzes unmittelbar ohne Zeitverzögerung aus dem Speicher ausgelesen und in den jewei- ligen Zeitschlitz umgesetzt werden.

Die Funktionsweise des Ein-und Auslesevorgangs wird nun anhand Fig. 4 erläutert. Das Abspeichern erfolgt kontinuier- lich mit einer Datenrate von 32 kbit/s, was durch einen sich langsam mit gleicher Geschwindigkeit drehenden außeren Pfeil symbolisiert ist (s. Fig. 4a). Ist zur Funkubertragung beispielsweise der zweite aktive Zeitschlitz RX 2 gewählt, so beginnt die Umsetzung in den Zeitschlitz bei der Position 4 des außeren Pfeiles. Der Auslesevorgang erfolgt mit der schnellen Datenrate von 576 kbit/s, so daß Auslesevorgang der

letzten 40 Byte Benutzerdaten in 556 s abgeschlossen ist. Der Auslesevorgang von 320 Bit = 40 Byte der Benutzerdaten wird durch eine volle Umdrehung des inneren Pfeiles symbolisiert.

Während einer vollstandigen Umdrehung des inneren Pfeiles ist der außere Pfeil, der-sich kontinuierlich weiterdreht ; ungefähr bei Position 6 angekommen (s. Fig. 4b und c). So kann eine"Beruhrung"der beiden Pfeile, die ein nicht erlaubtes gleichzeitiges Abspeichern und Auslesen derselben Teile des Speichers symbolisieren wurde, vermieden werden. Der Auslesevorgang ist dann beendet. Dieser Auslesevorgang wiederholt sich alle 10 ms.

Die erfindungsgemäße Funk-Übertragungsvorrichtung und das erfindungsgemäße Funk-Übertragungsverfahren ermöglichen somit eine Umsetzung von kontinuierlich ankommenden Benutzerdaten in Zeitmultiplex-Rahmen, die derart synchronisiert ist, daß unab- hängig von dem gewahlten Zeitschlitz eine minimale und bei allen Zeitschlitzen gleich große Verzogerung auftritt.