DE19649854A1

DE19649854A1 - Repeater für Funksignale

Info

Publication number: DE19649854A1
Application number: DE1996149854
Authority: DE
Inventors: Mathias Dipl Ing Hoder; Wolfgang Dipl Ing Kreuz
Original assignee: Deutsche Telekom AG; DeTeMobil Deutsche Telekom Mobilnet GmbH
Current assignee: Telekom Deutschland GmbH
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2016-12-03
Also published as: DE19649854B4

Description

Die Erfindung betrifft einen Repeater für Funksignale, vorzugsweise für den Einsatz in digitalen, zellularen Funknetzen.

Ein Repeater ist eine Art Relaisstation, welcher die von einer Basisstation eines Funknetzes ausgestrahlten Funksignale empfängt, verstärkt und wieder aussendet, so daß diese von Mobilstationen des Funknetzes empfangen werden können. Natürlich arbeitet ein Repeater auch in entgegengesetzter Richtung, d. h. die von einer Mobilstation abgestrahlten Funksignale werden an eine Basisstation eines Funknetzes weitergeleitet. In zellularen Funknetzes werden häufig Repeater zur Erweiterung des Funkversorgungsbereiches, z. B. für die Versorgung von Tunneln, großen Gebäuden, Bergtälern oder ähnlichem eingesetzt. Insbesondere dann ist der Einsatz von Repeatern vorteilhaft, wenn aufgrund fehlender Infrastruktur die leitungsmäßige Anschaltung einer herkömmlichen Basisstation nicht oder nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand möglich ist.

Das Prinzip herkömmlicher Repeater beruht auf der bidirektionalen Verstärkung der Funksignale in Uplink- und Downlink-Richtung, wobei die Funksignale auf derselben Frequenz ausgesendet werden, auf der sie empfangen wurden. Das von einer Basisstation stammende Downlink-Signal wird mit einer Anbindungsantenne empfangen, im Downlink-Zweig des Repeaters verstärkt, möglicherweise selektiert und über eine Versorgungsantenne in Richtung zur Mobilstation ausgesendet. Gleichzeitig wird das von der Mobilstation stammende Uplink- Signal mit der Versorgungsantenne empfangen, im Uplink-Zweig des Repeaters verstärkt, möglicherweise selektiert und anschließend über die Anbindungsantenne zur Basisstation des Funknetzes ausgesendet. Dieses kann sowohl kanalselektiv in verschiedenen Verstärkern als auch bandselektiv für jeden Repeaterzweig erfolgen. Die Kopplung der beide Repeaterzweige an die Antennen erfolgt in der Regel mit Duplex-Filtern. Dabei treten naturgemäß Verzerrungen des Signales auf, z. B. durch Amplituden- und Phasenfehler, additives Rauschen usw., die sich sehr nachteilig auf die Qualität der Funkverbindung auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Repeater der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die verarbeiteten Funksignale möglichst wenig Qualitätsverlust erleiden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Gegenstand der Erfindung ist also ein Repeater, der die empfangenen Funksignale demoduliert, und die so gewonnen, digitalen Datenströme anschließend wieder neu moduliert und aussendet.

Der Vorteil dieser Erfindung liegt darin, daß das bei herkömmlichen, analogen Repeatern, aufgrund der physikalischen Randbedingungen unvermeidliche hohe Rauschen in nicht mit Nutzmodulation belegten Zeitschlitzen oder Frequenzbändern nicht auftritt, und somit die Qualität der Funkversorgung wesentlich verbessert wird.

Der erfindungsgemäße Repeater arbeitet nach folgendem Wirkprinzip:
Das empfangene Signal wird wie in einer Funkstation des betreffenden Funknetzes (Basisstation oder Mobilstation) gefiltert, verstärkt und demoduliert. Dabei wird vorzugsweise die Empfangsfeldstärke gemessen und als Steuersignal für die Ausgangsleistung des Sendeverstärkers verwendet. Bei Funknetzen, die mit TDMA (Time Division Multiple Access: Vielfach-Zugriff im Zeitmultiplex) arbeiten, erfolgt die Messung der Empfangsfeldsstärke auf Zeitschlitzbasis. Der nun demodulierte, digitale Datenstrom wird einem Modulator zugeführt, verstärkt und wieder normgerecht ausgesendet. Bei dieser Signalverarbeitung erfolgt jedoch keine Kanaldecodierung.

Darüber hinaus wird bei TDMA-Systemen eine systemgerechte Formung der Burst-Flanken (Power-Ramping) vorgenommen, um ein möglichst schmales Schaltspektrum zu erhalten. Die Burst- Amplitude wird durch die gemessene Empfangsfeldstärke gesteuert. Zur Stabilisierung der Amplitudensteuerung gegenüber Störungen durch Fading kann dabei eine Mittelung des Empfangssignals über mehrere Zeitrahmen durchgeführt werden. Bei Einrichtungen, die für die Übertragung mehrerer Frequenzen vorgesehen sind, können geeignete Algorithmen zur kanal-individuellen Mittelung der Empfangsfeldstärke für den Fall der Nutzung eines Frequenzsprungverfahrens (Frequenz- Hopping) implementiert werden.

Je Repeaterzweig werden Funktionseinheiten, wie Vorverstärken, Mischer, Lokaloszillator, Kanalfilter, Demodulator, Modulator und Sendeverstärker gegebenenfalls entsprechend der Anzahl der Hochfrequenzkanäle mehrfach parallel geschaltet. Empfang und Abstrahlung der Funksignale erfolgt über eine Anbindungsantenne in Richtung zur Basisstation bzw. eine Versorgungsantenne in Richtung zu den Mobilstationen.

Der Repeater enthält ein Frequenznormal, welches zweckmäßigerweise über den Synchronisationskanal des von der Basisstation kommenden Downlink-Kanals synchronisiert wird. Dieses Frequenznormal dient als zentraler Taktgeber für die Lokaloszillatoren, sowie für den Bit- und Rahmentakt des digitalen Signales.

Über eine Datenverbindung in Form eines Funkkanales zwischen Repeater und Basisstation, welcher einer der vom Repeater verwendeten Kanäle ist, läßt sich darüber hinaus eine Fernüberwachung und/oder Fernsteuerung des Repeaters durchführen. Diese Datenverbindung wird durch eine Baugruppe realisiert, die die Funktionalität einer datenfähigen Mobilstation besitzt. Diese kann entweder direkt mit der Anbindungsantenne gekoppelt sein oder über einen Mulitplexer/Demultiplexer auf die digitalen, demodulierten Datenströme der beiden Repeaterzweige zugreifen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der Funktionseinheiten eines klassischen Repeaters nach dem Stand der Technik;

Fig. 2: eine schematische Darstellung der Funktionseinheiten des erfindungsgemäßen Repeaters.

Ein klassischer Repeater gemäß Fig. 1 führt im wesentlichen eine bidirektionale Verstärkung der von einer Basisstation BTS bzw. Mobilstation MS kommenden Funksignale in Uplink- und Downlink-Richtung durch, wobei die von der Richtung Basisstation BTS kommenden Funksignale mittels einer Anbindungsantenne 1 und einem nachgeschalteten Duplexfilter 3 empfangen werden, im Downlink-Repeaterzweig RZ1 verstärkt, möglicherweise selektiert und über einen weiteren Duplexfilter 3 und eine Versorgungsantenne 2 in Richtung zur Mobilstation MS wieder ausgesendet werden. Der Uplink- Repeaterzweig RZ2 arbeitet in gleicher Weise und leitet die von der Mobilstation MS kommenden Signale an die Basisstation BTS weiter. Der erfindungsgemäße Repeater gemäß Fig. 2 arbeitet dagegen auf andere Weise. Nachfolgend wird lediglich der Lauf eines Downlink-Signals von der Basisstation BTS zur Mobilstation MS beschrieben, welches einen ersten Repeaterzweig RZ1 durchläuft. Die Verarbeitung der Uplink- Signale folgt in gleicher Weise.

Das von der Mobilstation BTS kommende Funksignal wird über einen Duplex-Filter 3 einem Vorverstärker 4 zugeführt und über einen Mischer 5 in sein Basisfrequenzband bzw. eine Zwischenfrequenz herabgesetzt. Die Mischfrequenz wird durch einen Lokaloszillator 6 erzeugt. Das Basisbandsignal wird über einen Kanalfilter 7 auf einen Demodulator 8 geleitet. Nach dem Demodulator liegt der demodulierte, digitale Datenstrom vor. Dieser wird nun durch einen Modulator 9 entsprechend aufbereitet und auf eine Trägerfrequenz moduliert, durch einen Sendeverstärker 10 verstärkt und über einen weiteren Duplexfilter 3 von der Versorgungsantenne 2 zur Mobilstation hin abgestrahlt.

Vorzugsweise verfügt der Repeater über eine Fernsteuer-/Fern überwachungseinheit 12, welche durch einen vom Repeater verwendeten Kanal angesteuert wird. Der nach dem Demodulator 8 anliegende, digitale Datenstrom wird abgezweigt, wobei das Fernsteuersignal für die Fernsteuereinheit 12 durch einen Multiplexer/Demultiplexer "herausgefiltert" wird.

Gleichzeitig liefert die Fernsteuereinheit 12 ein aus dem Datenstrom generiertes Synchronisationssignal an das Frequenznormal 11, welches als zentraler Taktgeber für alle Lokaloszillatoren 6 dient. Das Synchronisationssignal wird aus dem Synchronisationskanal des demodulierten Signals erzeugt.

Die Erfindung betrifft einen Repeater für Funksignale, vorzugsweise für den Einsatz in digitalen zellularen Funknetzen. Die im Downlink- und/oder Uplink-Zweig des Repeaters empfangenen Funksignale werden demoduliert und die so gewonnenen digitalen Datenströme danach wieder normgerecht moduliert, verstärkt und ausgesendet. Vorteil der internen, digitalen Signalverarbeitung ist, daß Signalverzerrungen und Störungen wirkungsvoll minimiert werden können, so daß die Qualität der Funkversorgung wesentlich verbessert wird.

Bezugszeichenliste

1

Anbindungsantenne

2

Versorgungsantenne

3

Duplex-Filter

4

Vorverstärker

5

Mischer

6

Lokaloszillator

7

Kanalfilter

8

Demodulator

9

Modulator

10

Sendeverstärker

11

Frequenznormal

12

Fernsteuer-/Fernüberwachungseinheit

13

Multiplexer/Demultiplexer
BTS Basistation
MS Mobilstation

Claims

1. Repeater für Funksignale, vorzugsweise für den Einsatz in digitalen zellularen Funknetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die im Downlink- (RZ1) und/oder Uplink-Zweig (RZ2) des Repeaters empfangenen Funksignale demoduliert werden, und die so gewonnenen digitalen Datenströme wieder normgerecht moduliert, verstärkt und ausgesendet werden.

2. Repeater nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Repeaterzweig (RZ1, RZ2) im wesentlichen folgende Funktionseinheiten umfaßt:
Duplex-Filter (3), Vorverstärker (4), Lokaloszillator (6), Mischer (5), Kanalfilter (7), Demodulator (8), Modulator (9) und Sendeverstärker (10).

3. Repeater nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionseinheiten (3-10) mehrfach vorhanden sind und parallel zueinander arbeiten.

4. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur die in einem Repeaterzweig (RZ1 bzw. RZ2) empfangenen Funksignale demoduliert werden, und die so gewonnenen digitalen Datenströme wieder normgerecht moduliert, verstärkt und ausgesendet werden, während der zweite Repeaterzweig (RZ2 bzw. RZ1) klassisch analog arbeitet.

5. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenznormal (11) vorgesehen ist, das die bei der Modulation des digitalen Datenstroms benötigte Normalfrequenz durch Synchronisation auf das von der Basisstation des Funknetzes abgestrahlte Synchronisationssignal gewinnt.

6. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fernüberwachungs- und/oder Fernsteuereinheit (12) vorhanden ist, die unter Ausnutzung der Sende- und Empfangsbaugruppen (3-10) des Repeaters über die digitalen Datenströme unter Zwischenschaltung von Multiplexern/Demultiplexern (13) mit der Basisstation des Funknetzes kommuniziert.

7. Repeater nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsfeldstärke der von der Basisstation empfangenen Funksignale gemessen und als Steuersignal für die Leistungsregelung des Sendeverstärkers (10) verwendet wird.