DE3686506T2 - Basisstation fuer terrestrische uebertragungsanlagen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Basisstationen für eine terrestrische Kommunikationsanlage.
• Radioanlagen werden seit langem benutzt, um Anschlußverbindungen in Telekommunikationsnetzen bereitzustellen. Vor kurzem wurden Radiosysteme für lokale Verteilungsanwendungen, insbesondere in der städtischen Umgebung, konstruiert, welche Kommunikationskanäle hoher Kapazität anbieten und neue Breitband-Dienstleistungen, wie Video-Telekonferenzen, zur Verfügung stellen können. Obwohl koaxiale und optische Glasfaser-Kommunikationssysteme auch für derartige Anwendungen benutzt werden können, ist die Installation von Kabelkanälen teuer, die Verlegung kann Jahre dauern und es können in städtischer Umgebung leicht Unterbrechungen auftreten. Andererseits können Funk- oder Radiosysteme oft leichter installiert werden und die hohen Informationsübertragungskapazitäten und Bandbreiten bereitstellen, die für expandierende Kommunikationsbedürfnisse benötigt werden.
• Eine Vielfalt von terrestrischen Radiosystemen für lokale Verteilungsanwendungen sind vorgeschlagen worden. Siehe z.B. die Publikationen "A cost-effective 19 GHz digital multipoint radio system for local distribution applications", von M.T.H. Hewitt und anderen, British Telecom. Technol. Journal., Vol. 2, Nr. 4, September 1984, S. 94-101 und "29 GHz point-to-point radio systems for local distribution", von S.A. Mohamed und M. Pilgrim, British Telecom. Techn. Journal, Vol. 2, Nr. 1, Januar 1984, s. 29-40. Während diese für den städtischen Bereich konstruierten Anlagen die schnelle Bereitstellung von Breitbanddiensten im lokalen Verteilungsnetz liefern können, können sie nicht die große Anzahl von Systemteilnehmern erfassen, die bei bestimmten Systemanwendungen benötigt werden, noch können sie eine störungsfreie, zusammenhängende Belegung oder Abdeckung zur Verfügung stellen. Zusätzlich können sie nicht adäquate Schwundgrenzwerte über alle Bereiche des zur Verfügung stehenden Radiospektrums liefern. Schließlich können sie für viele innerstädtische Anwendungen nicht die sehr hohen Systemkapazitäten zur Verfügung stellen, die benötigt werden, um den gesamten Übertragungsbedarf oder Verkehrsbedarf zu befriedigen.
• In der Veröffentlichung IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS, Amsterdam, 14-17 Mai 1984, Band 2, Seite 959- 964, IEEE/Elsevier Science Publisher B.V., (North Holland), Amsterdam, NL; M.T. HEWITT et al.: "A cost effective 19 GHz digital multipoint radio system for local distribution applications" wird ein herkömmliches terrestrisches Radiokommunikationssystem offenbart, in welchem der Mehrpunkt- Erfassungsbereich in Zellenbereiche und diese Zellenbereiche in Sektoren aufgeteilt sind, wobei jede Zelle von einer zentralen Kontrollbasisstation bedient wird. Jeder Sektor einer Zelle wird von jeweils einem Port aus einer Vielzahl von Ports der zentralen Kontrollbasisstation der Zelle versorgt. Ein Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA) wird für die Kommunikation zwischen entfernten Einheiten benutzt, welche von den verschiedenen zentralen Kontrollbasisstationen bedient werden. Die Wieder- oder Mehrfachverwendung der gleichen Sendefrequenzen und der gleichen Empfangsfrequenzen in einem solchen konventionellen terrestrischen System führt zu beträchtlichen Störungen im System. Dies wird in der zitierten Veröffentlichung erkannt, welche die Durchführung der Frequenzmehrfachverwendung, aber nur von den Ports verschiedener Basiskontrollstationen lehrt.
• Die US-A-4315262 betrifft ein Satellitenkommunikationssystems, in welchem Richtstrahlen benutzt werden, um Kommunikationsdienste in einem Abtaststrahlbereich auf der Oberfläche eines Himmelskörpers bereitzustellen. Jeder derartige Strahl tastet geradlinig und parallel zu den anderen Abtaststrahlen ab, die in einer Gruppe einen Gesamtservicebereich des Himmelskörpers abdecken. Durch die Einteilung des gesamten Servicebereichs in eine Anzahl von parallelen Streifenzonen und durch den Betrieb innerhalb dieser Streifen kann das gesamte Spektralband in jedem Streifen wieder- oder mehrfachverwendet werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Basisstation nach Anspruch 1 bereitgestellt.
• Ein die Erfindung verkörperndes terrestrisches Radiosystem ist in der Lage, die Beschränkungen bekannter Systeme durch die Kombination von Richtstrahlen, TDMA und Frequenzmehrfachverwendung zu überwinden, um zusammenhängende Kommunikationsdienste hoher Kapazität über einen Systemservicebereich von einer Basisstation aus bereitzustellen. In der Basisstation wird jeder Abschnitt des Servicebereiches von einem anderen Richtstrahl aus einem Raster von Richtstrahlen bedeckt, welche in Übereinstimmung mit einem TDMA-Zeitrahmen eingeschaltet werden. Zusätzlich wird eine geringe Anzahl von Übertragungsfrequenzen von mehreren Richtstrahlen in einer Weise mehrfachverwendet, die eine effiziente Verwendung des Spektrums bereitstellt, während Überlagerungswechselwirkungen zwischen gleichzeitig aktivierten Richtstrahlen begrenzt werden. Radiosendeempfänger in weit geringerer Anzahl als Richtstrahlen können effektiv unter allen Richtstrahlen durch die Verwendung einer mehrstufigen Vermittlungsvorrichtung aufgeteilt werden.
• Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine Darstellung eines terrestrischen Kommunikationssystems mit einer Basisstation, die mit Teilnehmern in einem Systemservicebereich kommuniziert,
• Fig. 2 eine Darstellung des Panoramas des Systemservicebereiches, gesehen von der Basisstation 10 aus Fig. 1,
• Fig. 3 eine Darstellung des Panoramas der Fig. 2 mit einem Netz, welches die Projektionen oder "Fußabdrücke" der darauf überlagerten Richtstrahlen der Basisstation repräsentiert,
• Fig. 4 eine bildliche Darstellung, die das Konzept der abtastenden Richtstrahlen repräsentiert, wie es von der Basisstation der Fig. 1 verwendet wird,
• Fig. 5 eine Darstellung einer beispielhaften Frequenzmehrfachverwendungsanordnung für die Projektionen oder "Fußabdrücke" der Richtstrahlen der Fig. 3,
• Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild der Schaltungsarchitektur innerhalb der Basisstation 10 der Fig. 1,
• Fig. 7 eine beispielhafte Reduktion einer 4x4 Übertragungsfflatrix, welche 39 Übertragungs- oder Verkehrseinheiten für 3 Sender und 3 Empfänger, mit jeweils einer Kapazität von 13 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält und
• Fig. 8 eine TDMA-Rahmen-Zuordnungs-Sequenz für die beispielhafte Reduktion aus Fig. 7.
• Nachstehend wird Bezug genommen auf Fig. 1. Ein terrestrisches Kommunikationssystem 100, welches die Erfindung verkörpert, beinhaltet eine Basisstation 10, die Kommunikationsdienste unter den Teilnehmern 11 innerhalb eines Systemservicebereiches 12 bereitstellt. Die Region 12 ist in die Sektoren 13 geteilt, wobei jeder Sektor 13 einen oder mehrere Teilnehmer 11 enthalten kann. Während die Darstellung der Fig. 1 zweidimensional ist, ist zu verstehen, daß die Sektoren 13 einer über den anderen angeordnet werden können, um somit eine Unterscheidung des Servicebereiches in einer dritten Dimension zu ermöglichen. Die Kommunikationsdienste zwischen irgendeinem Teilnehmer in dem System 100 und irgendeinem Ort, der nicht direkt mit einer Basisstation 10 kommuniziert, können vorteilhafterweise durch Leitungen und Funk- bzw. Radiokommunikationsverbindugen in der Basisstation bereitgestellt werden, welche mit dem öffentlichen Telefonnetz verbunden ist.
• Eine Ansicht des Panoramas des Systemservicebereiches, wie es von der Basisstation 10 aus gesehen wird, ist in Fig. 2 dargestellt. Die Antenne 21 jedes Teilnehmers 11, die durch ein "+" repräsentiert ist, ist unter einem speziellen Azimutwinkel und einer speziellen Elevation angeordnet. Kommunikationsdienste zwischen den Teilnehmern 11 unter irgendeinem Azimut und irgendeiner Elevation werden über Antennen bei der Basisstation 10 geführt, welche eine gebündelte MxN-Anordnung von Sende- und eine gebündelte MxN- Anordnung von Empfangs-Funkrichtstrahlen bereitstellt. Diese Verwendung von gebündelten bzw. fokusierten Richtstrahlen stellt vorteilhafterweise einen hohen Gewinn zur Verfügung. Als Ergebnis können Kommunikationsdienste über einen weiten Bereich mit sehr geringem Ausfall während Regendämpfung, sogar in den relativ wenig überfüllten höheren Frequenzbereichen des Spektrums, bereitgestellt werden. Zusätzlich stellen Richtstrahlen mit hohem Gewinn die benötigte Leistung für Datenoperationen mit hohen Raten zu Verfügung und die gute Signaltrennung zwischen den Richtstrahlen erlaubt die Frequenzmehrfachverwendung, wodurch große Verkehrs- oder Übertragungsanforderungen innerhalb einer relativ schmalen spektralen Belegung erfaßt werden. Schließlich erlaubt die Verwendung von Richtstrahlen die Verwendung von preisgünstigen und kleinen Antennen, auf dem Dach oder in einem Gebäudefenster des Teilnehmers installiert werden können.
• Der Platz jedes Teilnehmers liegt innerhalb eines Sende- und Empfangsrichtstrahls und somit werden die Matrixgrößen M und N durch die Anzahl der Teilnehmer und ihre Orte bestimmt. Wie nachstehend beschrieben, werden nicht alle Richtstrahlen der Basisstation simmultan ausgesendet. Vielmehr enthält die Basisstation auch eine geeignete Vermittlungseinrichtung, welche die Richtstrahlen empfangenden und sendenden Ports mit einem Pool von Radiosendern und Radioempfängern verbindet, deren Anzahl typischerweise wesentlich geringer ist als die Anzahl von sendenden oder empfangenden Richtstrahlenports. Dementsprechend ist die Anzahl der zu irgendeiner Zeit miteinander verbundenden empfangenden und sendenden Ports gleich der Anzahl von zu Verfügung stehenden Radioempfängern und -sendern oder dem gesammten Übertragungsbedarf, je nachdem, welcher von diesen geringer ist. Mit der Zusammenfassung und Aufteilung der Einrichtungen werden die Radioempfänger und -sender effektiv unter einer größeren Anzahl von Richtstrahlen aufgeteilt, welches in einer höheren Anlagennutzung, geringeren Systemkosten und geringerer Strahlüberlagerung zwischen Strahlen resultiert.
• Fig. 3 zeigt eine idealisierte Darstellung der MxN-Sende- oder -Empfangsanordnung von Richtstrahlen, überlagert der Panoramadarstellung in Fig. 2. Jeder Richtstrahl, der als Quadrat idealisiert ist, ist einem Port an der Basisstationsantenne zugeordnet. Die Ports können die Form von diskreten Hörnern annehmen, welche einen großen Hauptreflektor speisen oder können durch eine phasengesteuerte Anordnung realisiert werden. Die Aktivierung eines speziellen Sende- oder Empfangsports an der Basisstation wird vermittels des Zeitmultiplex-Mehrfachzugriffsverfahrens TDMA) hergestellt, wobei die Zeit in eine Sequenz von sich wiederholenden Rahmen aufgeteilt wird, wobe jeder Rahmen in einige Anzahlen C von Zeitlagen eingeteilt ist. Die Zuordnung von einer oder mehrerer Zeitlagen zu einem speziellen Sende/Empfangspaar von Basisstationsrichtstrahlen wird unter Ansprechen auf Teilnehmeranfragen hergestellt und variiert dynamisch mit dem Übertragungsbedarf für jeden Teilnehmer. Diese selektive Aktivierung der Sende- und Empfangsbasisstationsrichtstrahlen in Übereinstimmung mit einer TDMA-Zeitlage stellt einen "abtastenden" Richtstrahl zur Verfügung, d.h. der mit Energie beaufschlagte Richtstrahl in die oder aus der Basisstation scheint sich zu bewegen, wobei in Wirklichkeit jedes Speisehorn oder jedes Element der phasengesteuerten Anordnung fest ist. Darüber hinaus kann die Basisstation 10, um die Verkehrs- bzw. Übertragungskapazität für eine große Anzahl von Teilnehmern bereit zu stellen, mit vielen Paaren von sendenden und empfangenden Einrichtungen ausgestattet sein, um Verkehrswegzuordnungen zu einer Vielzahl von parallelen TDMA- Sequenzen zu erlauben. Als Ergebnis kann eine Vielzahl von sendenden und empfangenden Strahlen zur gleichen Zeit aktiviert werden, falls dies vom Verkehrs- bzw. Übertragungsbedarf diktiert wird.
• Nachstehend wird auf Fig. 4 Bezug genommen, welche das Vielfach-Abtaststrahlkonzept illustriert. Der Service- oder Versorgungsbereich 12, der durch MxN-Anordnungen von Sende- und Empfangsbasisstationsrichtstrahlen überdeckt wird, ist durch einen Vollzylinder dargestellt. Jeder Richtstrahl wird durch ein pyramidenförmiges Volumen repräsentiert, welches sich von der Basisstation 10 aus, repräsentiert durch Punkt 40 auf der longitudinalen Achse 4-4, zu der kreisumfänglichen Oberfläche des Zylinders erstreckt. Zur Zeit t=0 empfängt die Basisstation 10 gleichzeitig 3 Informationskanäle von verschiedenen Teilnehmern 11 durch fokusierte Richtstrahlen und/oder von dem öffentlichen Telekommunikationsnetz. Diese Information wird zu den gewünschten Teilnehmern 11 durch Richtstrahlen 41, 42 und 43 gesendet. Zur Zeit t= delta t, d.h. eine oder mehrere TDMA-Zeitlagen später wird Information auf mehreren Kanälen von den Teilnehmern 11 oder von dem öffentlichen Kommunikationsnetz empfangen und in Richtstrahlen 44, 45 und 46 gesendet.
• Das Abtaststrahlkonzept kann vorteilhafterweise mit Frequenz Wiederverwendung kombiniert werden, um weiterhin Strahl zu Strahlüberlagerung zu verhindern und mehr Systemteilnehmer innerhalb eines limitierten Frequenzspektrums zu erlauben. Es wird Bezug genommen auf Fig. 5, in welcher das Frequenzwiederverwendungskonzept dargestellt ist, welches auf einen Teil sowohl der Sende- oder Empfangs-MxN-Anordnung von Richtstrahlen angewendet wird. Jeder Richtstrahl ist ein Kreis, der bei einem Teil des MxN-Netzes der Fig. 3 überlagert wird. Die Bezeichnungen f&sub1; und f&sub2; beziehen sich auf zwei unterschiedliche Radiofrequenzen. Die tiefgestellten Bezeichnungen H und V beziehen sich auf zwei orthogonale Polarisationen, welche zu Zwecken der Illustration jeweils als die Horizontale und die Vertikale bezeichnet werden. Durch alternierende Frequenzen und abwechselnde polarisationen kann die MxN-Anordnung von sendenden oder empfangenden Richtstrahlen erzeugt werden, wobei die Richtstrahlen, die unmittelbar irgendeinen ausgesuchten Richtstrahl umgeben, nicht die gleiche Frequenz und Polarisation wie der ausgewählte Richtstrahl verwenden. Z.B. ist in Fig. 5 der Richtstrahl 500 ein vertikal polarisierter Strahl mit der Frequenz f&sub1; . Keiner der acht umgebenden Strahlen, die mit 501 bis 508 bezeichnet sind, haben diese Polarisation und Frequenz.
• Nachfolgend wird auf Fig. 6 Bezug genommen, welche die Architektur der Basisstation 10 darstellt. Die MxN Empfangsports 510 und die MxN Sendeports 520 werden jeder einer Frequenz und Polarisation zugeordnet, um den Service- oder Versorgungsbereich wie in Fig. 5 dargestellt zu überdecken. Jeder Empfangsport, der entweder ein Hornstrahler oder eine bestimmte phaseneinstellung einer Vielzahl von Elementen 511 einer phasengesteuerten Anordnung enthält, der oder die seriell mit einem Radiofrequenz-(RF)-Empfänger 512 verbunden ist oder sind, empfängt einen Radiorichtstrahl, der eine vorbestimmte Frequenz und Polarisation hat. In gleicher Weise sendet jeder Sendeport 520 einen Radiorichtstrahl, der eine vorbestimmte Frequenz und Polarisation hat, und enthält einen Radiofrequenzsender 522, der seriell entweder mit einem Speisenstrahler oder einer bestimmten Phaseneinstellung einer Vielzahl von phasengesteuerten Elementen 511 verbunden ist.
• Die Empfangsports und Sendeports sind jeweils in Gruppen 513-1 bis 513-N und 514-1 bis 514-N aufgeteilt. Anstelle einer Anpassung der Anzahl von Empfangsports in jeder der Gruppen 513-1 bis 513-N und der Anzahl Sendeports in jeder der Gruppen 514-1 bis 514-N, sodaß jede Gruppe von sendenden oder empfangenden Ports im wesentlichen das gleiche Verkehrs- oder Übertragungsvolumen verarbeitet, sind die empfangenden Ports und die sendenden Ports willkürlich in Gruppen aufgeteilt, von denen jede eine Vielzahl von Q empfangenden Ports oder Q sendenden Ports hat. Das Ausgleichen des Verkehrs bzw. der Übertragungen wird dann durch jeweiliges Zuordnen von einer Anzahl Zwischenfrequenz-(IF)-Empfängern und IF-Sendern proportional zu der Verkehrs- oder Übertragungsdichte, die von der Gruppe verarbeitet wird, zu dieser Gruppe von empfangenden oder sendenden Ports erreicht. Zusammenschaltungen zwischen den IF-Empfängern und den Empfangsports und zwischen den IF- Sendern und den Sendeports wird dann durch eine QxJ Matrix- Schaltern erreicht, wobei J kleiner oder gleich Q ist. Die Anzahl von IF-Empfängern, die jeder Empfangsportgruppe zugeordnet ist, und die Anzahl von IF-Sendern, die jeder Sendeportgruppe zugeordnet ist, ist daher jeweils auf J limitiert. Für die Gruppen, welchen weniger als J-Empfänger oder -Sender zugeordnet sind, werden einige der Ports der J Matrix-Schalter einfach nicht benutzt. Typische Werte für Q sind 32 oder 64 und sind 8 für J.
• Es bestehen einige Vorteile bei der vorstehend beschriebenen Architektur der Basisstation. Erstens sind alle QxJ Matrixschalter identisch und können vermittels eines gemeinsamen FabrikationsprozesSes hergestellt werden. Zweitens stellt diese Vorgehensweise der Basisstation einen Modulaufbau zur Verfügung, wobei der Umfang der Ausstattung in zweckmäßiger Weise mit der Anzahl von benötigten Radiorichtstrahlpositionen und dem insgesamten Servicebedarf wächst. Der unerwünschte Prozeß des Umstellens der empfangenden und der sendenden Ports von Gruppe zu Gruppe, um einen Belastungsausgleich zu erzielen, wird vermieden.
• Wie in Fig. 6 dargestellt, ist jede Gruppe von Q empfangenden Ports 513-1 bis 513-N mit einem verschiedenen der QxJ- Empfangsport-Matrixschalter 515-1 bis 515-N verbunden, wobei jeder Empfangsport in einer Gruppe mit einem anderen der Q Schaltanschlüsse verbunden ist. Alle oder ein Teil der J Schaltanschlüsse jedes Empfangsport-Matrixschalters sind mit einem anderen der j IF-Sendern verbunden, die jeder Empfangsportgruppe zugeordnet sind, wobei j = 1, 2... J. Diese N-Gruppen von IF-Sendern sind mit 516-1 bis 516-N bezeichnet. Jeder der j IF-Empfänger in irgendeiner Gruppe ist mit einem anderen der J Schaltmatrixanschlüsse verbunden, wobei die J-j überschüssigen Schaltanschlüsse, falls vorhanden, ungenutzt sind. In gleicher Weise ist jede Gruppe von Q Sendeports 514-1 bis 514-N mit einem anderen der QxJ Sendeport-Matrixschalter 517-1 bis 517-N verbunden, wobei jeder Sendeport in einer Gruppe mit einem anderen der Q Schaltanschlüsse verbunden ist. Die Schaltanschlüsse jedes Sendeport-Matrixschalters sind mit einem anderen der j IF-Sender verbunden, die einer Sendeportgruppe zugeordnet sind, wobei j = 1, 2, ... J, und die J-j überschüssigen Anschlüsse, falls vorhanden, ungenutzt sind. Diese N Gruppen von IF-Sendern sind mit 518-1 bis 518-N bezeichnet.
• Um einen Kommunikationskanal von irgendeinem Empfangsport zu irgendeinem Sendeport zu vervollständigen, empfängt die Hauptvermittlungsanordnung 519 jeden der IF-Empfänger der Gruppen 516-1 bis 516-N auf einem anderen Vermittlungs- oder Schaltereingangsanschluß und jeden der IF-Sender in Gruppen 518-1 bis 518-N auf einem anderen Vermittlungs- oder Schalterausgangsanschluß.
• Der Betrieb der QxJ Matrixschalter 515-1 bis 515-N, 517-1 bis 517-N und der Hauptvermittlungsanordnung 519 wird in Übereinstimmung mit den TDMA-Rahmenzuordnungen durch Kontroll- bzw. Steuerungs-signale auf den Bussen 561 und 562 beherrscht, welche durch den Steuergerät 550 generiert werden. Diese TDMA- Rahmenzuordnungen werden durch einen TDMA-Sequenzer 533 als Antwort auf Signalisierungsinformation von jedem Teilnehmer 11 gebildet. Diese Signalisierungsinformation, welche die Zusammenschaltung von irgendeinem gegebenen Teilnehmer zu irgendeinem anderen während einer oder mehrerer TDMA-Zeitlagen erfragt, wird durch die Empfangsport-Matrixschalter, die Hauptvermittlungsanordnung 519 und somit über Leitungen 565 dem Sequenzer 553 in bestimmten TDMA-Zeitlagen zugeführt. Jeder Teilnehmer hat einen anderen, vorausgewählten Time-Slot nach einer vorausgewählten Anzahl von TDMA-Rahmen, um diese Signalisierungsinformation zu dem Sequenzer 553 zu übertragen. Zusätzlich existieren bestimmte TDMA-Zeitlagen bzw. TDMA-Time- Slots, welche jedem Teilnehmer 11 für die Übertragung von Signalisierungsinformation von dem Sequenzer 553 zu allen Teilnehmern 11 zugeordnet sind. Diese Signalisierungsinformation des Sequenzers 553 informiert jeden Teilnehmer über seinen zugeordneten TDMA-Time-Slot und wird von der Leitung 566 durch die Hauptvermittlungsanordnung 519 und die Sendeport-Matrix-schalter 517-1 bis 517-N geführt. Diese Verwendung von bestimmten TDMA-Time-Slots für die Übertragung von Signalisierungsinformation ist wohlbekannt und vollständig im U.S.-Patent Nr. 4,252,999 von Acampora et al., veröffentlicht am 24. Februar 1981, beschrieben.
• Die TDMA-Rahmensequenzen, die durch den Sequenzer 553 gebildet werden, werden zu der digitalen Interfaceeinheit 551 übertragen, wo sie in einem internen Speicher gespeichert werden. Die Einheit 551 führt dann die gespeicherten TDMA- Zeitlagen-Zuordnungen durch Übertragung der geeigneten Kontroll- bzw. Steuerungssignale zu der Hauptvermittlungsanordnung 519 und den Empfangsport- und den Sendeport-Matrixschaltern 516-1 bis 516-N und 517-1 bis 517-N über Busse 562 und 561 jeweils durch. Der Hauptzeitsignalgenerator 552 etabliert ein Hauptzeitsignal, welches den TDMA-Rahmen und die zeitliche Zuordnung der Time- Slots für den Sequenzer 553 und die digitale Interfaceeinheit bzw. die digitale Schnittstellen-einheit 551 bildet. Zusätzlich können die Teilnehmer ihre lokalen Zeitsignale durch diese Signalisierungsinformation synchronisieren und dadurch ein vollständig synchronisiertes Kommunikationssystem zur Verfügung stellen, da die Signalisierungsinformation des Sequenzers 553 zu allen Teilnehmern mit dem Hauptzeitsignal synchronisiert ist. Wie vorstehend beschrieben kann das vorliegende Kommunikations-system angepaßt werden, um Kommunikationsdienste zwischen Teilnehmern bereitzustellen, die mit der Basisstation über Radiorichtstrahlen wie vorstehend beschrieben kommunizieren, und Teilnehmern, die mit der Basisstation über öffentliche Telekommunikationsverbindungen kommunizieren. Wie in Fig. 6 dargestellt, können einer oder mehrere Empfangsports und einer oder mehrere Sendeports an dem Hauptschalter 19 mit dem Kabel- oder Funksystem öffentlicher Kommunikationseinrichtungen verbunden werden. Diese Einrichtungen können danach wie irgendein anderer Systemteilnehmer behandelt werden und zugeordnete TDMA-Time-Slots in Übereinstimmung mit den Zusammenschaltungs- oder Verbindungsanfragen, die durch den TDMA-Sequenzer 553 empfangen werden, behandelt werden.
• Die Systemübertragung bzw. der Systemverkehr, der durch die Basisstation 10 geführt wird, kann durch eine Matrix T wie dargestellt repräsentiert werden:
• wobei das Element tij die Summe von allen Übertragungen in Einheiten von Zeitlagen darstellt, welche von einem Teilnehmer im Richtstrahl i entstehen und für einen Teilnehmer im Richtstrahl j bestimmt sind, und M die totale Anzahl von Richtstrahlen ist, welche Teilnehmer enthalten. Es ist nicht nötig, daß die Übertragungsmatrix symmetrisch ist, d.h. es wird nicht benötigt, daß tij=tji ist, oder daß tii=0 ist, aber es wird festgehalten, daß tij größer oder gleich 0 ist. Um diese Übertragungen zu den Zeitlagen jedes Paares von IF- Empfängern und IF-Transmittern zuzuordnen, muß Nachstehendes erfüllt sein:
• wobei P die Gesamtanzahl von Eingangs- oder Ausgangsports der Vermittlungsanordnung 519 ist. Gleichung (2) ist eine Angabe der Tatsache, daß der gesamte Verkehr, der in irgendeiner Projektion bzw. in einem auch sogenannten "Fußabdruck" auftaucht, nicht die Anzahl der Zeitlagen in einem Rahmen übersteigen kann (oder andernfalls würden zwei oder mehrere Basisstationsempfänger mit dem selben "Fußabdruck" bzw. der selben Übertragungsstrecke verbunden sein müssen, um diese Übertragungen zu realisieren, welches zu Überlagerungswechselwirkungen führt). In gleicher Weise ist Gleichung (3) eine Feststellung der Tatsache, daß der gesamte Übertragungsverkehr, der für irgendeine Übertragungsstrecke bzw. irgendeine Projektion bzw. irgendeinen "Fußabdruck" bestimmt ist, nicht die Anzahl von Zeitlagen in dem Rahmen übersteigen kann. Abschließend ist Gleichung (4) eine Feststellung der Tatsache, daß der insgesamt angebotene Verkerhr nicht die gesamte Anzahl von Zeitlagen in allen P Rahmen übersteigen kann.
• Es kann gezeigt werden, daß eine Zuordnung von Übertragungen zu den TDMA-Zeitlagen immer unter der Voraussetzung hergestellt werden kann, daß die Gleichungen (2) - (4) erfüllt sind. Es wird eine Diagonale der Matrix T als Satz von P Eintragungen, die ungleich 0 sind, definiert, von denen nicht zwei die selbe Zeile oder Spalte besetzen. Falls dann Gleichung (4) mit dem Gleichheitszeichen erfüllt ist, existiert immer eine Diagonale von T, welche Elemente aus allen Zeilen und Spalten (falls irgend welche vorhanden sind) enthählt, die sich exakt zu C aufsummieren. Ein solches Diagonalelement wird herausgegeriffen. Durch Konstruktion kann eine Übertragungseinheit von jedem Element einer Diagonalen (P Einheiten an Gesamtübertragungen) zu der ersten Zeitlage der P TDMA-Rahmen ohne Konflikte zugeordnet werden. Wenn in dieser Weise P Einheiten von Übertragungen aus der ursprünglichen Matrix T entfernt wurden, existiert eine neue Matrix T mit der Eigenschaft, daß (1) keine Reihensumme C-1 übersteigt, (2) keine Zeilensumme C-1 übersteigt und (3) die gesamten Übertragungen kleiner sind als P(C-1). Somit kann eine zweite Diagonale gefunden werden, welche alle Zeilen und Spalten (falls irgend vorhanden) von T überdeckt, die sich zu (C-1) aufsummiert; eine Übertragungseinheit von jedem Element kann der zweiten Zeitlage der Rahmen zugeordnet werden. Fortfahrend in dieser Weise können alle Übertragungen aus T ohne in Konflikt zu geraten zugeordnet werden.
• Die Zuordnungen sind nicht einzigartig und es kann möglich sein, mehr als eine Einheit an Übertragungen pro diagonalem Element zur selben Zeit zu extrahieren. Dies ist aus einer praktischen Blickrichtung wünschenswert, da dies die Anzahl von Zeiten minimiert, zu welchen die Matrixschalter und die Hauptvermittlungsanordnung rekonfiguriert werden während der TDMA-Rahmenperiode. Um dies zu erreichen, erscheint es wünschenswert, die Diagonalelemente aus großen Elementen in den Zeilen und Spalten mit den größten Summen auszuwählen, falls möglich. Die maximal extrahierbaren Übertragungen jedoch sind t = min (t&sub1;, t&sub2; ), d.h. t ist gleich dem kleineren von t&sub1; oder t&sub2; , wobei t&sub1; = kleinstes Element auf der Diagonalen und C-t&sub2; die größte Zeile- oder Spaltensumme unter den Zeilen und Spalten ist, die nicht von der Diagonalen abgedeckt wird.
• Nachstehend wird auf Fig. 7 Bezug genommen, welche die Erzeugung von drei parallelen TDMA-Rahmensequenzen von einer Übertragungsmatrix T zeigt. Die Diagonalelemente, die aus der Matrix T gewählt werden, sind eingekreist und die Zeilen und Spalten, welche sich zu dem reduzierten Wert von C aufsummieren sind, falls vorhanden, mit einem Stern makiert. In Fig. 7 sind sechs Einheiten an Übertragungen verfügbar von den Diagonalelementen, ausgewählt in Matrix (a), aber nur fünf Einheiten werden davon herausgegriffen, da wie vorstehend beschrieben, die maximal extrahierbaren Übertragungen gleich dem kleineren von entweder t&sub1;, dem kleinsten Element auf der Diagonalen, welches gleich sechs oder C-t&sub2; ist, der größte Wert der Zeile oder der Spalte der Zeilen oder Spalten, der nicht durch die gewählten diagonalen Elemente abgedeckt ist, gleich 13-8 oder 5 ist und hier bestimmend ist. Die korrespondierenden Übertragungszuordnungen zu jedem der drei TDMA-Rahmen ist ebenfalls in Fig. 8 gezeigt.
• Wenn diese Rahmenzuordnungen einmal generiert sind, müssen die TDMA-Sequenzen mit den Zuordnungen gegenüber dem Ausstattungspool von verfügbaren IF-Empfängern und IF-Sendern übereinstimmen, welche miteinander verbunden werden müssen, um diese Zuordnungen zu erfüllen. Es wird Bezug genommen auf Fig. 6; es müssen z.B. die ausgewählten Diagonalelemente die zu den Ports 513-1 korrespondierenden Strahlen eine Anzahl von Malen abdecken, welche gleich der Anzahl der IF-Empfänger ist, die an die Ports über den Schalter 516-1 angeschlossen ist. Gleiches muß erfüllt sein für alle anderen Empfangsports 513-2 bis 513-N und für alle Sendeports 514-1 bis 514-N. Falls die durchgeführten Zuordnungen die verfügbare Ausstattung des Pools übersteigt, werden die durchgeführten Zuordnungen nicht beachtet und andere Diagonalelemente ausgewählt. Es ist typischerweise einfach, die benötigten Diagonalelemente herauszufinden. Der TDMA-Sequenzer 553 kann auch vorteilhafterweise eine Liste von unerwünschten Übertragungszuordnungen für gleichzeitige Zeitlagen in den parallelen TDMA-Rahmen speichern. Diese unerwünschten Übertragungszuordnungen würden auf dem a-priori-Wissen über Radiosignalüberlagerungen basieren, welche durch die gleichzeitige Übertragung von bestimmten ausgewählten Teilnehmern erzeugt werden. Wie mit dem verfügbaren Ausstattungspool würde ein Vergleich mit den TDMA-Zuordnungen und den unerwünschten Übertragungszuordnungen durchgeführt werden. Falls eine der unerwünschten Übertragungszuordnungen in dem TDMA-Rahmen auftaucht, würde ein anderer Satz von Diagonalelementen ausgesucht werden, entsprechend den erlaubten Zeitlagenzuordnungen. Der andere Satz an Diagonalelementen würde wenigstens ein Diagonalelement enthalten, das nicht in dem vorherigen Satz von Diagonalementen war. Diese Auswahl eines anderen Satzes von Diagonalelementen würde forschreiten, bis Zuordnungen erhalten würden, die nicht die verfügbare Ausstattung überschritten und nicht unerwünschte Übertragungszuordnungen enthielten.
• Es ist zu verstehen, daß das offenbarte Ausführungsbeispiel hauptsächlich der Erläuterung dient und daß alternative Anordnungen durch Fachleute abgeleitet werden können. Z.B. ist die vorliegende Erfindung, obwohl sie unter Bezugnahme auf Funk- oder Radiofrequenzsignale und RF-(Radiofrequenz)- Empfänger beschrieben wurde, prinzipiell nicht auf derartige Signale beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann optische Signalkommunikation, d.h. Infrarot-Signal-Übertragung und Empfang, durch bloßes Austauschen der Sender und Empfänger mit Sendern und Empfängern, die in diesem Frequenzband arbeiten, bereitstellen. Dementsprechend wird der Begriff "Radio" und "RF" als sich auch auf elektromagnetische Strahlung beziehend angesehen, die auch außerhalb des klassischen Frequenzbereiches dieser Signale liegt.

Claims (6)

1. Basisstation für eine terrestrische Kommunikationsanlage mit

einer Vielzahl von Signalempfangsports (510), die je an einem terrestrischen Platz angeordnet sind, und Energie einer vorbestimmten Empfangsfrequenz von nur einem zugeordneten Bereich einer Vielzahl von Bereichen empfangen, die einen Anlagenservicebereich bilden,

einer Vielzahl von Signalsendeports (520), die je an dem terrestrische Platz angeordnet sind Energie einer vorbestimmten Sendefrequenz an nur einen zugeordneten Bereich der Vielzahl von Bereich aussenden, die den Anlageservicebereich bilden, wobei jeder Bereich in dem Anlagenservicebereich durch ein von der Basisstation ausgehendes Richtantennenmuster definiert wird und die Gesamtheit der Richtantennenmuster den Anlagenservicebereich definiert, und mit wenigstens einem Sender (518) und wenigstens einem Empfänger (516),

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (550, 515, 517) zur jeweiligen Verbindung des Senders und Empfängers mit einem gewählten Signalende- und Signalempfangsport während einer Zeitlage in einer Folge von einen Zeitmultiplexrahmen bildenden Zeitlagen, wobei die vorbestimmte Empfangsfrequenz für mehr als einen der Vielzahl von Signalempfangsports die gleiche ist und die vorbestimmte Sendefrequenz für mehr als einen der Vielzahl von Signalsendeports die gleiche ist.

2. Basisstation nach Anspruch 1, bei der die Bereiche, die Energie mit der gleichen Frequenz empfangen, nicht benachbart sind.

3. Basisstation nach Anspruch 2, bei der die Bereiche, die Energie mit der gleichen Frequenz aussenden, nicht benachbart sind.

4. Basisstation nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der jeder Bereich Energie mit einer von zwei Frequenzen aussendet und empfängt.

5. Basisstation nach Anspruch 4, bei der jede der beiden Frequenzen eine von zwei Polarisationen besitzt.

6. Basisstation nach Anspruch 1, bei der die Verbindungseinrichtung einen Matrixschalter (515, 517) umfaßt.