DE19700303A1

DE19700303A1 - Funkübertragungsverfahren für digitale Multimediatensignale zwischen Teilnehmerstationen in einem lokalen Netz

Info

Publication number: DE19700303A1
Application number: DE19700303A
Authority: DE
Inventors: Khaled Dr Fazel; Patrick Dr Robertson; Otto Dipl Ing Klank
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH; Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2017-01-09
Also published as: EP0853400A3; CN1115823C; DE19700303B4; CN1189727A; EP0853400A2; US6275506B1; EP0853400B1; JP4083270B2; JPH10242931A; DE69739755D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Funkübertragungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Informationsübermittlung zwischen der stark ansteigenden Zahl von Multimedia-Endgeräten, beispielsweise Fernsehemp fänger (tragbare oder stationäre TV-Empfänger) Videorecor der, Rechner (ortsfeste Personalcomputer oder tragbare Lap- Tops), persönliche Digital-Assistenten (PDA = Personal Digi tal-Assistants), Schnurlostelefone, Alarmsysteme usw., in einem lokalen Netz (LAN, Local Area Network), z. B. in einem Inhausnetz (Indoor-Network), und deren Durchführung sowie Organisation haben neuartige lokale Netze zur Folge.

Darüber hinaus ist es zur Vermeidung einer eigenen Verkabe lung wünschenswert, daß diese lokalen Netze drahtlos über Hochfrequenz (HF)-Funkverbindungen arbeiten. Außerdem emp fängt jedes dieser Endgeräte noch von außen unterschiedliche Arten von Signalen, die wiederum aus verschiedenen Netzen stammen. Dadurch ergibt sich die Tatsache, daß ein lokales Netz mit unterschiedlichsten Datenraten umzugehen hat. So kann beispielsweise beim digitalen Fernsehen (DVB, Digital Video Broadcasting) die Datenrate pro Programm bis zu 6 MBit/s oder im Falle des hochauflösenden Fernsehens HDTV (High Definition Television) sogar bis zu 24 MBit/s betra gen. Demgegenüber beläuft sich die Datenrate des über eine Telefonleitung ablaufenden ISDN-Dienstes nur auf 128 kBit/s. Für einen Datentransfer zwischen zwei Rechnern werden z. B. 2 MBit/s benötigt.

Ein Beispiel für digitale Dienste mit verschiedenen Datenra ten innerhalb eines Hauses oder innerhalb einer Wohnung, also einem Verband (sogenanntes Cluster) verschiedenartig ster Teilnehmerstationen, ist in Tabelle 1 angegeben. Die insgesamt zu bewältigende Datenrate, die sich aus den ver schiedenen Datenraten mehrerer digitaler Dienste mit unter schiedlichen Datenraten zusammensetzt, ist ebenfalls in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Die gesamte Datenrate innerhalb eines Clusters kann also etwa 25 MBit/s betragen. Ein künftiges lokales Inhaus (Indoor)-Funknetz-System sollte also in der Lage sein, innerhalb eines Clusters solche hohe Datenraten zu übertragen.

Als HF-Verbindung kommen beispielsweise die sogenannten ISM(Industrial Scientific and Medical)-Bänder in Betracht, die bei Frequenzen in den 2,4/5,8 GHz-Bereichen liegen. Die ISM-Bänder mit einer Trägerfrequenz 2,4 bis 2,4835 GHz (bzw. 5,725 bis 5,875 GHz) haben eine Bandbreite von 83,5 MHz (bzw. 150 MHz). Ihr Hauptvorteil ist darin zu se hen, daß ein ausreichender Indoor-Überdeckungsbereich mit geringem Aufwand an HF-Teilen der Sender/Empfänger erreicht werden kann. Bei den ISM-Bändern läßt sich auch jede Art von Modulationstechnik und jedes beliebige Vielfachzugriffssche ma anwenden. Es gibt auch keine spezifischen Empfehlungen oder Vorschriften hinsichtlich der einzuhaltenden Kanalab stände. Die Sendeantenne kann integriert ausgeführt werden; soll an einem festgelegten Ort empfangen werden, so kann aber ebenso eine Richtantenne zum Senden eingesetzt werden.

Die für Indoor-Kommunikation verwendeten ISM-Bänder leiden aber genauso wie andere ähnliche Frequenzen an Mehrwegeaus breitungen (aufgrund von Reflexionen, Streuungen und Beugun gen), an Dopplerverschiebungen und an Störungen. Der untere Bereich des ersten Bandes bei 2,4 GHz wird auch für Funkama teurzwecke benutzt, was eine starke Störung in einem lokalen Indoor-Netz hervorrufen kann. Darüber hinaus können auch Mikrowellenherde eine zusätzliche Störung im Übertragungska nal verursachen.

Die Laufzeitspanne von Inhaus(Indoor)-Kanälen in mittelgro ßen Räumen liegt zwischen 20 und 65 ns. Aufgrund von Umge bungsbewegungen treten Dopplerverschiebungen auf, die bei den verschiedenen Funkfrequenzen unterschiedlich groß aus fallen (z. B. ca. 10 bis 17 Hz bei 2,4 GHz und ca. 20 bis 35 Hz bei 5,8 GHz). Außer Mehrwegeausbreitungen und Schwund erscheinungen (Fading) können in den in Betracht kommenden Frequenzbändern auch starke Störungen auftreten. Diese Stö rungen entstammen - wie bereits erwähnt wurde - hauptsäch lich dem Amateurfunk bis etwa 50 dBm Sendeleistung und Mikrowellengeräten (Mikrowellenherde). Außerdem können aus benachbarten, im gleichen Frequenzband arbeitenden Netzen stammende Gleichkanal-Störungen (CCI, Co-channel Interfe rence) ebenfalls die Systemleistungsfähigkeit herabsetzen.

Zur Bekämpfung der erwähnten Kanalstörungen lassen sich in lokalen Netzen, z. B. Indoor-Netzen, Breitband-Systeme mit Bandspreiztechnik (Spread-Spectrum) und Rake-Receiver oder aber Schmalband-Systeme mit Entzerrer verwenden. Ein Breit band-System mit Spread-Spectrum erfordert eine sehr große Bandbreite. Jedes Informationssymbol wird mit einem PN(Pseudonoise)-Code gespreizt. Das Spread-Spectrum kann in bekannter Weise entweder auf dem Direkt-Sequenz-Verfahren (DS-SS, Direct Sequence-Spread Spectrum) oder auf dem Fre quenzsprung-Verfahren (FH-SS, Frequency Hopping-Spread Spectrum) beruhen.

Im Falle des Direkt-Sequenz-Verfahrens muß der Empfänger alle empfangenen Signalpfade über einen Rake-Empfänger auf lösen. Der Vielfachzugriff läßt sich auch durch Verwendung verschiedener, jeweils einem Teilnehmer im Netz zugeordneter Spreizcodes ausführen. Bei der bekannten US-Norm IEEE.802.11 wird ein Spread-Spectrum mit DS-SS oder FH-SS eingesetzt.

Im Falle von DS-SS wird die verfügbare ISM-Bandbreite zu nächst in äquidistante Kanäle von 10 MHz Bandbreite aufge teilt. Jedes Informationsbit wird durch einen PN-Code mit einem Spreizfaktor von 10 gespreizt. Zur Modulation werden die differentielle BPSK(Binäre Phasenumtastung, Binary Phase Shift Keying)-Modulation oder die differentielle QPSK(Vierphasenumtastung, Quadrature Phase Shift Keying)-Mo dulation verwendet.

Im Falle von FH-SS werden aber 79 Frequenzen jeweils mit einer Bandbreite von 1 MHz benutzt. Die minimale Frequenz sprungrate (Frequenzwechsel) beträgt 2,5 Sprünge/s. Insge samt existieren 22 PN-Codes zum Wechseln. Die Modulation be ruht auf 2- oder 4-Zustands-GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying). Die maximale Datenrate beträgt für beide Systeme nur 2 MBit/s. Weder DS-SS- noch FH-SS-Systeme verwenden eine Kanalcodierung in der physikalischen Schicht der US-Norm IEEE.802.11.

Die zweite bekannte Möglichkeit zur Bekämpfung von Störungen eines Indoor-Kanals besteht in der Benutzung von Schmalband- Kanälen mit optionaler Entzerrung. Die Bandbreite jedes Ka nals ist dabei proportional zu der zu übertragenden Daten rate zu halten. Der Vielfachzugriff kann auf FDMA (Frequency Division Multiple Access, Frequenzmultiplex), TDMA (Time Di vision Multiple Access, Zeitmultiplex) oder einer Kombination von TDMA und FDMA beruhen.

Ein solches Konzept wird beim sogenannten DECT(Digital Euro pean Cordless Telecommunication)-Standard und auch beim Hi perlan-Standard (ETS 300 652) benutzt. Das DECT-System ver wendet Trägerfrequenzen von 1,88 bis 1,9 GHz mit einem Ka nalabstand von 1,728 MHz unter Einsatz der TDMA-Multiplex technik. Eine Kombination von FDMA/TDMA wird als Vielfachzu griffsverfahren verwendet, wobei das Zeitduplexsystem zwi schen dem Schnurlosempfänger und der Basisstation benutzt wird. Zur Kanalcodierung wird nur der CRC-Code verwendet. Der Audiokanal mit ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)-Kompression hat eine Datenrate von 32 kBit/s (Sprachcodierung). Die Modulation beruht auf der sogenannten GFSK-Modulationsweise, was eine Gesamtdatenrate von 1,152 MBit/s ergibt. Aufgrund der Übertragung mit niedriger Datenrate ist für das DECT-System eine Entzerrung optional.

Beim Hiperlan-Sytem werden Trägerfrequenzen von 5,15 bis 5,29 GHz verwendet. Die verfügbare Bandbreite wird in fünf Bänder von etwa 23.5 MHz aufgeteilt. In diesem System wird eine Übertragung mit hoher Datenrate (23,5 MBit/s) und mit mittlerer Datenrate (1,47 MBit/s) angeboten. Der Vielfachzu griff beruht auf dem TDMA-Verfahren. Als Modulationsverfah ren wird bei Übertragung mit hoher Datenrate GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) und bei Übertragung mit mittlerer Da tenrate FSK (Frequency Shift Keying) benutzt. Für die Ka nalcodierung wird der BCH(31,26,3)-Code mit Zeitverschachte lung benutzt, was die Korrektur eines Einzelbits (oder die Detektion von zwei Bitfehlern) ermöglicht. Wegen der hohen Datenrate wird bei diesem System ein Entzerrer verwendet, um die Auswirkungen von Intersymbolinterferenzen (151, Intersymbol Interference) zu minimieren.

Mit Ausnahme des DECT-Standards sind die vorhandenen Stan dards grundsätzlich zur Datenübertragung vorgesehen. Da die Laufzeit bei der Datenübertragung kein kritischer Punkt ist, werden zur Erzielung einer zuverlässigen Übertragung gewöhn lich die ARQ(Automatic Request, Automatische Rückfrage)-Pro tokolle benutzt. Deswegen werden für diese Standards übli cherweise nur eine Fehlerdetektion oder ein sehr einfacher Fehlerkorrekturcode verwendet.

Das im bereits erwähnten US-Standard IEEE.802.11 angewandte Konzept erlaubt keine höhere Datenrate als 2 MBit/s pro Ka nal. Werden beispielsweise alle verfügbaren Kanäle benutzt, so überschreitet die gesamte Datenrate nicht 14 MBit/s. Dar über hinaus ist es mit diesem Konzept schwierig, eine varia ble Datenrate zu erreichen. Wenn die von Funkamateurgeräten oder Mikrowellenherden ausgehende Störleistung sehr hoch ist, können ein oder mehrere Kanäle von 10 MHz Bandbreite (im Falle von DS-SS-Systemen) für die Datenübertragung nicht benutzt werden, was zu einer starken Verringerung der vor handenen Ressourcen führt.

Das grundsätzlich für den Telefondienst ausgelegte DECT-Sy stem gestattet weder die Übertragung hoher Datenraten noch die Übertragung variabler Datenraten. Die maximale Datenrate pro 1,728 MHz-Kanal ist auf 1,152 MBit/s begrenzt, was einer Anwendung bei den hier in Betracht kommenden Indoor-Übertra gungssystemen entgegensteht. Darüber hinaus ist die beim DECT-System verwendete Netztopologie eine Zentraltopologie, d. h. es wird eine Basisstation zur Koordinierung aller akti ven Teilnehmer innerhalb des Netzes benötigt. Die Kommunika tion zwischen zwei Teilnehmern innerhalb des Netzes verläuft über eine Basisstation, was bei einem Einsatz in einem hier in Betracht kommenden Indoor-Übertragungssystem eine sehr niedrige spektrale Effizienz (geringe Gesamtdatenraten aller aktiven Teilnehmerstationen) ergibt. Das Vorhandensein einer Basisstation ist auch aus wirtschaftlichen Gründen ungün stig.

Außerdem ist das Bitfehlerratenziel beim DECT-System erheb lich höher als dies bei einer Videoübertragung erforderlich ist. Die beim DECT-System vorhandene hohe Flexibilität läßt sich bei Diensten mit hoher Datenrate nur sehr schwer len ken. Ein Sprachkanal benötigt nur 32 kBit/s. Insgesamt gibt es 120 für Sprachkanäle verfügbare Frequenz- und Zeit schlitze. Deswegen ist die Wahrscheinlichkeit, daß alle Fre quenzen in den Nachbarhäusern oder -wohnungen benutzt wer den, sehr gering.

Somit werden keine vorher zugeteilten Frequenz- oder Zeit schlitze benötigt. Es ist jedoch schwierig, diese Strategie für Anwendungen mit hohen Datenraten (mehr als 25 MBit/s), wie bei den hier in Betracht kommenden Indoor-Systemen, zu übernehmen, da die Anzahl solcher Kanäle in der 15M-Band breite oder in ähnlichen Bändern viel niedriger sein wird.

Das Hiperlan-System läßt zwar eine Übertragung mit hoher Da tenrate zu, jedoch nicht eine Übertragung mit einer Daten rate, die niedriger als 1,47 MBit/s ist, was für den ISDN- Übertragungsfall beispielsweise bedeutet, daß ISDN-Signale nicht effizient übertragen werden können, da dort eine weitaus niedrigere Übertragungsdatenrate, nämlich von 128 kBit/s besteht. Die beim Hiperlan-System benutzte nied rige Fehlerkorrektur-Kapazität der Kanalcodierung ist für eine Video-Übertragung nicht angemessen.

Darüber hinaus müssen im Falle von Hochleistungsstörungen ein oder mehrere Kanäle jeweils mit einer Bandbreite von 23,5 MHz ausgeschieden werden, was die spektrale Effizienz des Gesamtsystems drastisch reduziert. Das Hiperlan-System benutzt eine Zeitverschachtelung, was an sich den Vorteil hat, daß die Statistiken von Fehlern am Eingang des Kanal- Decodierers dekorreliert werden. Der Nachteil jeglicher Ver schachtelung besteht jedoch in ihrer zusätzlichen Laufzeit, die für interaktive Dienste wie Videophonie, Telefon usw. ungeeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Funkübertra gungsverfahren für breitbandige digitale Multimediadaten dienste, z. B. Digitalfernsehen, Sprache, Daten, zwischen Teilnehmerstationen in einem lokalen Netz, insbesondere in einem Indoor-Funknetz, unter Einsatz einer völlig dezentra lisierten, verteilten Systemtopologie zu schaffen, bei der jede Teilnehmerstation direkt mit jeder beliebigen anderen Teilnehmerstation im Netz kommunizieren kann, wobei die große Spannweite der unterschiedlichen Übertragungsdatenra ten (von einigen kBit/s bis zu mehreren MBit/s) der ver schiedenen Dienste vollständig erfaßt wird und ein geeigne tes Vielfachzugriffsverfahren mit robuster Kanalcodierung, Modulation und Synchronisierungseinrichtung gewählt wird. Die Qualitätsanforderungen (Bitfehlerrate geringer als 10⁻¹⁰ im Falle einer Videoübertragung und weniger als 10⁻³ für Sprache sowie niedrige Laufzeit von etwa 10 ms), die an die verschiedenen Dienste gestellt werden, sollen auch bei der Übertragung im lokalen Netz voll erhalten bleiben. Dabei soll der Einsatz von Sendern/Empfängern mit niedrigem Auf wand und geringer Komplexität möglich sein. Darüber hinaus soll eine hohe Flexibilität bezüglich der Frequenzplanung und beim Funkressourcen-Management erreicht werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem gattungsge mäßen Funkübertragungsverfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Funkübertragungsverfahrens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird das Funkübertragungsverfahren gemäß der Er findung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Blockschaltbildform ein allgemeines Konzept für ein System zur Durchführung des Funkübertragungsver fahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 das Blockschaltbild eines Senders im System nach Fig. 1

Fig. 3 das Blockschaltbild eines Empfängers im System nach Fig. 1;

Fig. 4 in einem Diagramm die Frequenzbandaufteilung bei FDMA- Vielfachzugriff;

Fig. 5 in einem Diagramm die Organisation in einem TDMA-Zeit schlitz (Slot);

Fig. 6 in einem Diagramm eine Ausführungsmöglichkeit eines Rahmens mit beispielsweise 100 TDMA-Zeitschlitzen;

Fig. 7 den strukturellen Aufbau eines Rahmens im einzelnen,

Fig. 8 in einem Diagramm die Organisationsstruktur in einem Unterschlitz (Sub-Slot);

Fig. 9 in einem Flußdiagramm ein Beispiel für die Strategie bei der Initialisierung einer Kommunikationsverbindung für die Sendeseite;

Fig. 10 in einem Flußdiagramm ein Beispiel für die Strategie bei der Initialisierung einer Kommunikationsverbindung für die Empfangsseite, und

Fig. 11 ein Beispiel für ein Kanalschema, das oben Hauptka näle und darunter einen daraus ausgewählten Hauptkanal mit einer Vielzahl von symbolisch jeweils als Kästchen dargestellten Zeitmultiplex(TDMA)-Rahmen enthält.

Ein allgemeines Konzept für ein System zur Durchführung des Funkübertragungsverfahrens nach der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Wesentlich ist, daß jede Teilnehmerstation mit anderen Teilnehmerstationen unabhängig kommuniziert, d. h. ohne Zwischenschaltung einer Basisstation. Die Teilnehmer station U_i empfängt mit ihrem Empfänger RX alle von den Sen dern TX der Teilnehmerstationen U₁ . . . U_N ausgesendeten und über die Übertragungskanäle CH₁ . . . CH_N übertragenen Signale, wobei aus den empfangenen Signalen jede Teilnehmerstation ihre eigenen Informationen entnimmt.

Das Blockschaltbild des Senders TX der Teilnehmerstation U_i im System nach Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Der Sender weist eine Signalquelle 1, einen Kanalcodierer 2, eine aus einem Zeitschlitzauswähler 3 und einem Paketformatierer 4 bestehende Multiplexeinrichtung, eine Modulations- und Fil tereinrichtung 5 sowie ein Frontend 6 auf, von dem die Sen designale über eine Antenne in den freien Raum ausgesendet werden. Der Zeitschlitzauswähler 3 und ein das Frontend 6 steuernder Trägerfrequenzauswähler 7 werden vom zugehörigen Empfänger RX kontrolliert, was später noch im einzelnen be schrieben wird.

Das Blockschaltbild des Empfängers RX der Teilnehmerstation U_i im System nach Fig. 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Grund sätzlich werden dort die inversen Operationen zum Sender TX nach Fig. 2 ausgeführt. Die über eine Antenne empfangenen Signale gelangen über ein Frontend 8, eine Demodulations-, Filter-, Synchronisierungs- und Entzerrungseinrichtung 9 und einem Kanaldecodierer 10 zu einem Quellensignaldecodierer 11. Eine Steuereinheit 12 steuert das Frontend 8 bezüglich der Trägerfrequenz und die Einrichtung 9 bezüglich des Zeit schlitzes. Die Signale zur Kontrolle des zugehörigen Sen ders, der in Fig. 2 dargestellt ist, werden aus dem Empfän ger über Einrichtungen 13 und 14 abgeleitet, was später noch im einzelnen hinsichtlich der Funktionen im einzelnen be schrieben wird.

Beim Funkübertragungsverfahren nach der Erfindung wird eine Kombination von FDMA mit TDMA verwendet. Die gesamte verfüg bare Bandbreite wird entsprechend einer FDMA-Einstellung in mehrere äquidistante Bänder aufgeteilt. Jedem Cluster wird der Gebrauch nur eines oder zwei dieser Bänder gestattet. Somit sind die Cluster nur durch verschiedene Frequenzen ge trennt. Dann wird schließlich die TDMA-Technik bei jedem dieser Bänder eingesetzt, um das Spektrum zwischen verschie denen Teilnehmerstationen aufzuteilen.

Der Zugriff auf das Netz ist zufällig. Jedoch hat jede der Teilnehmerstationen ihre spezifische Adresse innerhalb des aus mehreren Zeitschlitzen bestehenden TDMA-Rahmens. Ent sprechend der Datenrate ist jede Teilnehmerstation einem oder mehreren Zeitschlitzen zugeteilt. Die Möglichkeit einer Übertragung mit variabler Datenrate ist somit einfach.

Die freien Zeitschlitze der verschiedenen Frequenzen werden aufgrund der Informationen bezüglich des Carrier Sensing (der Trägerabtastung (wie später noch ausgeführt wird)) und dem Steuersignal in der Einrichtung 13 (Fig. 3) detektiert.

Ein in Fig. 2 dargestellter Sender wird im folgenden noch genauer erläutert. Zum Schutz der ausgesendeten Daten gegen Kanalbeeinflussungen wird der ausgesendeten Nachricht mit Hilfe des Kanalcodierers 2 eine Redundanz hinzugefügt. Die Wahl der Kanalcodierung hängt von der Bitfehlerrate ab, die für einen gegebenen Dienst und eine Sendeleistung gewährlei stet wird. Darüber hinaus ist auch die Komplexität der emp fangsseitig durchzuführenden Kanaldecodierung ein entschei dender Parameter für diese Wahl.

Die Kommunikationen im lokalen Netz betreffen verschiedene Dienste, z. B. Audio/Sprache, Daten und Video. Die geforderte Bitfehlerraten für diese Dienste sind ganz unterschiedlich. Beispielsweise beträgt die Bitfehlerrate (BER) für Sprach dienste etwa BER≦10⁻³. Die Bitfehlerrate für Datenübertragung liegt in der Größenordnung von BER≦10⁻⁶. Die Bitfehlerrate für Videoübertragung erfordert dagegen eine sehr niedrige Bitfehlerrate BER≦10⁻¹⁰. Darüber hinaus wäre zur Maximierung der Kompatibilität mit den DVB-Standards für die Kanalcodie rung der Gebrauch eines einfachen, aber wirksamen Reed-Solo mon-Codes RS(204,188,17) eine gute Wahl. Reed-Solomon-Codes sind bei der Korrektur von Fehlerbursts sehr wirkungsvoll. Darüber hinaus ist die Indoor-Kanalzustandsänderung sehr langsam, weswegen die Zeitverschachtelung nicht sehr wirksam ist.

Außerdem wird im dargestellten Ausführungsbeispiel die Zeit verschachtelung aufgrund des Laufzeitzwangs (nicht mehr als 10 ms) nicht mehr weiter betrachtet. Für laufzeitunempfind liche Anwendungen, wie z. B. Datentransfer, kann der Einsatz einer Zeitverschachtelung jedoch optional sein. Aus einem späteren Teil der Beschreibung im Zusammenhang mit der Rah menstruktur wird noch ersichtlich, daß im Falle der QPSK-Mo dulation (bzw. 16-QAM) ein Reed-Solomon-Codewort exakt einem Zeitschlitz (bzw. einem Viertel (1/4) eines Zeitschlitzes) entspricht. Diese Tatsache stellt die Kompatibilität mit dem MPEG(Moving Picture Expert Group)-Transport-Paket-Format für digitale Videosignale sicher.

In einer Indoor-Umgebung ist die Tatsache zu berücksichti gen, daß benachbarte Häuser/Wohnungen oder Cluster am glei chen Gesamtspektrum teilhaben. Deswegen ist auf Störungen zwischen solchen benachbarten Einheiten Rücksicht zu nehmen oder es muß versucht werden, sie zu vermeiden. Darüber hin aus leiden die ISM-Bänder oder vergleichbare Bänder, wie be reits ausgeführt worden ist, unter dem Vorhandensein von Hochleistungs-Schmalband-Störungen, die von Funkamateurdien sten hervorgerufen werden. Um diesen Schwierigkeiten zu be gegnen, wird beim Funkübertragungsverfahren nach der Erfin dung eine Kombination von FDMA mit TDMA benutzt. Die gesamte Bandbreite wird gemäß einer FDMA-Einstellung in mehrere äquidistante Bandbreiten von 10,4375 MHz aufgeteilt. In je dem Cluster darf (dürfen) nur eine einzige (oder zwei) die ser Bandbreiten benutzt werden. Somit sind die Cluster durch verschiedene Frequenzen getrennt. Schließlich wird bei jedem dieser Bänder, jedoch nur innerhalb eines Clusters, die TDMA-Vielfachzugriffstechnik angewandt.

Mit einem sehr einfachen TDMA/FDMA-Schema läßt sich jedem Haus/jeder Wohnung ein unterschiedliches Trägerband und Re- Use-Frequenzen zuteilen. Beispielsweise können acht ver schiedene Frequenzbänder genügen, um eine ausreichende Tren nung zu erreichen.

Die FDMA-Technik erlaubt viele Cluster zur Teilhabe an der gesamten ISM-Übertragungsbandbreite. Die gesamte 83.5 MHz- Bandbreite beim 2,4 GHz-ISM-Band (bzw. beim 5,8 GHz-ISM-Band aus 150 MHz 146,125 MHz-Bandbreite) wird in 8 (bzw. 14) Bän der aufgeteilt. Diese Bandaufteilung ist für den Fall des 2,4 GHz-ISM-Bandes in Fig. 4 in einem Diagramm dargestellt. Jedes Cluster wird einem dieser Bänder zugeteilt (im Falle von 150 MHz jedoch kann ein Cluster zwei Bänder benutzen).

Jedes Band wird durch ein Schutz(Guard)-Band von 0,4375 MHz getrennt, wobei 10 MHz zur Datenübertragung innerhalb eines Clusters benutzt werden.

Zeitmultiplex (TDMA) wird als Vielfachzugriffstechnik inner halb jedes Clusters und Bands verwendet. Es gestattet vielen Teilnehmerstationen die Teilnahme innerhalb eines Clusters, wobei jede Teilnehmerstation das Medium für eine Zeitperiode benutzen darf. Längere Nachrichten werden in Paketen organi siert, die in spezifischen Zeitschlitzen gesendet werden. Die Grundvoraussetzung besteht darin, daß jede Teilnehmer station mit jeder anderen Teilnehmerstation innerhalb eines Clusters ohne Benutzung einer Basisstation kommunizieren kann.

Es kann eine Punkt-zu-Punkt- oder eine Punkt-zu-Mehr punkt(Rundfunk)-Kommunikation bestehen, wobei auch das ARQ-Protokoll bei ersterer angewandt werden kann (optional). Je des Paket liegt hierbei in einem Zeitschlitz. Die Zeit schlitzpositionen sind dem Empfänger und dem Sender bekannt. Der Zeitschlitztakt läßt sich von jeder der aktiven Teilneh merstationen steuern und zwar in Abhängigkeit davon, welche Teilnehmerstation zuerst auf dem Clear-Kanal zu senden be gonnen hat, d. h. die Zeitschlitzstruktur wird von der ersten den Kanal benutzenden Teilnehmerstation bestimmt und von je der beliebigen anderen Teilnehmerstation, die dazukommen möchte, befolgt.

In Fig. 6 ist in einem Diagramm eine Ausführungsmöglichkeit eines Rahmens mit z. B. 100 TDMA-Zeitschlitzen dargestellt. Die Rahmenstruktur wird auch von der ersten Teilnehmersta tion festgelegt. Jedes Paket belegt einen Zeitschlitz. Bei spielsweise können 816 modulierte Symbole pro Paket zusam mengefaßt sein.

Wie Fig. 5 in einem Organisationsdiagramm zeigt, enthält je der gesendete Zeitschlitz zwischen zwei Datenteilen eine Mittambel, die der Kanalschätzung, Entzerrung und Synchroni sation dient. Der Zeitschlitz endet mit der sogenannten Schutz(Guard)-Zeit Tg, die keinerlei Information enthält.

In Fig. 7 ist der strukturelle Aufbau eines Rahmenbeispiels im einzelnen dargestellt. Jeder TDMA-Rahmen hat eine Dauer von 10,32 ms und besteht aus 100 Zeitschlitzen mit jeweils einer Dauer von 103,2 µs. Die ersten vier Zeitschlitze ent halten Kontrollsignale. Jeder Kontroll-Zeitschlitz umfaßt 4 Kontrollsignale, was maximal 16 Kontrollsignale gestattet. Jedes Kontrollsignal entspricht einer aktiven Teilnehmersta tion innerhalb eines Clusters (aktiv bedeutet dabei Empfan gen oder Senden oder beides; dies hängt von der Anwendung ab, ob Rundfunk oder Punkt-zu-Punkt-Betrieb). Insgesamt dür fen also 16 aktive Teilnehmerstationen innerhalb eines Clu sters kommunizieren.

Jeder Zeitschlitz besteht aus drei verschiedenen Teilen, nämlich den Daten, der Mittambel und der informationsfreien Schutz(Guard)-Zeit Tg. Sämtliche 816 Datensymbole (oder ein Paket) werden in 2×408 (jeweilige Dauer 48,96 µs) Symbole aufgeteilt und vor sowie nach der Mittambel innerhalb eines Zeitschlitzes gesendet. Die Mittambel besteht aus 20 Symbo len von der Dauer 2,4 µs. Jeder Zeitschlitz wird mit einer Schutz(Guard)-Zeit Tg von der Dauer 2,88 µs (oder 24 Symbolen) abgeschlossen. Die Dauer der Schutz-Zeit Tg hängt von der maximalen Echolänge und sowohl von der Ein/Ausschaltzeit des Oszillators als auch von den Taktgenauigkeiten ab.

Es können bis zu acht verschiedene Sequenzen als Mittambel gewählt werden, wobei jeweils eine der sogenannten Trai ningssequenzen jeweils einer Frequenz zugeteilt wird. Jede Trainingssequenz besteht aus 20 Symbolen. Aus diesen 20 Sym bolen werden lediglich die 16 mittleren zur Kanalschätzung benutzt. Die verbleibenden 4 Symbole (zwei am Anfang, zwei am Ende) werden zur Echoauflösung verwendet. Diese 16 Sym bole haben sehr gute Kreuz- und Autokorrelationseigenschaf ten. Im folgenden sind in einer Tabelle 2 die verschiedenen als Mittambel verwendeten Trainingssequenzen dargestellt.

Tabelle 2

Die Übertragung mit variabler Datenrate wird durch Zuteilung einer unterschiedlichen Anzahl von Zeitschlitzen pro Dienst unterstützt. Für Anwendungen mit niedriger Datenrate werden ein oder zwei Schlitze pro Rahmen benutzt. Für Anwendungen mit höherer Datenrate jedoch wird eine größere Anzahl von Zeitschlitzen pro Rahmen zugeteilt. Die nachfolgende Tabelle 3 zeigt die sich ergebende Datenrate in bezug auf die Anzahl von Zeitschlitzen pro Rahmen im Falle der Verwendung einer QPSK- und 16-QAM(Quadratur Amplitudenmodulation)-Modulation mit einem Roll-off-Faktor von α = 0,2. Wie Tabelle 3 zeigt, beträgt die niedrigste Datenrate (1 Zeitschlitz pro Rahmen) etwa 145 kBit/s, wogegen sich die maximale Datenrate auf etwa 28 MBit/s beläuft (alle Zeitschlitze pro Rahmen).

Tabelle 3

Die Kontrollsignale werden zusammen mit der Technik des Car rier Sensing zur Detektion freier Zeitschlitze und Frequen zen benutzt. Darüber hinaus werden sie zur Auflösung von Kollisionskonflikten und zur Initialisierung einer Kommuni kationsverbindung verwendet. Die in diesen Signalen enthal tenen Informationen bestehen aus der Clusteridentitätsnum mer, welcher die aktive Teilnehmerstation angehört, der Pa ketzieladresse, dem ersten für alle weiteren Sendungen zu benutzenden Zeitschlitz und noch aus anderen Anweisungen. Insgesamt stehen 16 Kontrollsignale zur Verfügung. Jede ak tive Teilnehmerstation muß in der Lage sein, die Kontrollsi gnale des benachbarten Clusters zu detektieren, um Frequenz kollisionen zu vermeiden.

Ein Beispiel für eine Organisation der Kontrollsignale wird nachfolgend angegeben:

- Clusteridentität: 32 Bits
- Terminalidentitätsnummer: 6 Bits
- Zieladressenendgeräteidentität: 6 Bits
- Senden/Empfangen/Rundfunk: 2 Bits
- Nummer des ersten Schlitzes: 7 Bits
- Rückmeldung: 4 Bits
- Andere Zwecke: 25 Bits.

Da die Informationen, welche die Kontrollsignale enthalten, die wichtigsten sind, müssen sie stark geschützt werden. In vorteilhafter Weise kann man deswegen den Kontrollkanal so auslegen, daß die Kontrollsignale effektiv um mehrere dB an gehoben und damit leistungseffektiver sind als die eigentlichen Daten.

Die hier vorgeschlagene Lösung beruht auf einer leistungsfä higen Kanalcodierung. Die gesamten 82 Kontroll-Informations bits pro Zeitschlitz jeder Teilnehmerstation werden mit einem Rate 1/4-Faltungscode mit 8 Zuständen codiert. Für die Trellis-Terminierung werden 3 Bits benötigt. Die 340 codier ten Bits werden mit einer QPSK-Modulation moduliert, was 170 modulierte Symbole ergibt. Diese modulierten Symbole werden einem Unter-Zeitschlitz (Sub-Slot) der Dauer 25,8 µs zugewie sen.

Die Struktur eines solchen Unter-Zeitschlitzes ist in einem Diagramm in Fig. 8 dargestellt. Jeder Unter-Zeitschlitz weist eine 2,4 µs lange Mittambel (20 Symbole) und eine Schutz(Guard)-Zeit von 3 µs (25 Symbole) auf. Es ist noch zu erwähnen, daß ein gleichzeitiger Sende/Empfang auf seiten einer Teilnehmerstation nicht möglich ist. Deswegen erhält jede Teilnehmerstation einen Unter-Zeitschlitz für sich selbst. Keine andere Teilnehmerstation sonst kann diesen Un ter-Zeitschlitz benutzen, da sonst die beiden Teilnehmersta tionen gegenseitig das jeweils andere Kontrollsignal nicht hören können.

Nach der Kanalcodierung wird der codierte Datenstrom im Sen der moduliert. Die Aufgabe des Modulators in der Modulati ons- und Filtereinrichtung 5 (vgl. Fig. 2) besteht darin, das digitale Signal nach der Kanalcodierung an das Übertra gungsmedium anzupassen. Darum ist eine geeignete Wahl der Modulation vorzunehmen, wobei die Übertragungskanaleigen schaften, die spektrale Wirksamkeit, die ausgesendete Lei stung und die Empfängerkomplexität zu berücksichtigen sind.

Als Modulationsverfahren läßt sich vorteilhaft eine QPSK-Mo dulation ausführen. Für eine Übertragung mit hoher Daten rate, z. B. für die Übertragung digitaler Videosignale, könnte eine Modulationsform von höherer Ordnung, z. B. 16-QAM, nötig werden. Die Informationsabbildung (Mapping) beruht z. B. auf dem Gray-Mapping. Darüber hinaus hängt die Wahl dieser Modulationen vom Überdeckungsraum ab. Für einen mäßig großen Überdeckungsraum (1 Wand mit 30 m Abstand oder zwei Wände mit 10 m Abstand) wird beispielsweise die 16-QAM- Modulation verwendet.

Für größere Überdeckungsräume (zwei Wände mit 30 m Abstand) wird dagegen die QPSK-Modulation benutzt. Die Entscheidung bezüglich der Wahl von QPSK- oder 16-QAM-Modulation wird in zweckmäßiger Weise bei der ersten Verbindungserstellung zwi schen zwei Endgeräten getroffen. Die 16-QAM-Modulation wird zuerst gewählt. Wenn der Sender eine Quittung vom Empfänger empfängt, kann die 16-QAM-Modulation fortgeführt werden. An dernfalls wird für die weitere Sendung die QPSK-Modulation gewählt.

Die Filter zur Impulsformung in der Modulations- und Filter einrichtung 5 des Senders (Fig. 2) und in der Einrichtung 9 im Empfänger (Fig. 3) sind beide Cosinus²-Filter mit einem Roll-off-Faktor von α = 0,2. Unter der Voraussetzung einer 16-QAM-Modulation und eines Faktors von 1,2facher Bandbrei tenexpansion aufgrund einer Signalimpulsformung sowie einer Kanalcodierungsrate und dem notwendigen Organisationsaufwand (Schutz-Zeit, Mittambel, Kontrollsignale) wird folgende ma ximale Datenrate pro Haus/Wohnung im lokalen Netz erreicht:

Im Falle der QPSK-Modulation beträgt die maximale Datenrate pro Haus/Wohnung im lokalen Netz etwa 14 MBit/s.

Der Zugang zum Netz beruht sowohl auf Carrier-Sensing als auch auf der Benutzung der gesendeten Kontrollsignale. Car rier-Sensing-Vielfachzugriff (CSMA = Carrier Sensing Mul tiple Access) bedeutet, daß Teilnehmerstationen den Kanal abhören und ihn nur verwenden, wenn ein Zeitschlitz frei ist. Dies hat zur Folge, daß jeder Sender (bzw. Empfänger) einen Empfänger (bzw. Sender) zum Carrier-Sensing aufweist.

Dies läßt sich durch Ausführung einer Korrelation mit den innerhalb jedes Zeitschlitzes ausgesendeten Mittambeln er reichen. Es wird eine Belegungstechnik benötigt, die so ar beitet, daß Teilnehmerstationen nicht die Entscheidung tref fen, gleichzeitig zu senden. Es wird vorausgesetzt, daß jede Teilnehmerstation das Vorhandensein eines Signals innerhalb eines Zeitschlitzes detektieren kann. Dies bedeutet, daß alle Teilnehmerstationen in der Lage sind, sich gegenseitig zu hören.

In den Fig. 9 und 10 ist ein Strategiebeispiel für die Sende- bzw. Empfangsseite zur Errichtung einer ersten Ver bindung (Verbindungsaufnahme = Initialisierung) zwischen zwei aktiven Teilnehmerstationen dargestellt. Das Endgerät, das Daten aussenden möchte, sucht zuerst das verfügbare Netz (oder das Vorhandensein einer Rahmenstruktur), d. h. die durch das eigene Cluster benutzte Frequenz (vgl. Fig. 9). Dies läßt sich durch Korrelation mit Mittambeln und durch Prüfen der Cluster-Identifikationsnummer des jeweiligen Kon trollkanals erreichen.

Wenn das Netz verfügbar ist, werden die freien Zeitschlitze wieder durch Korrelation mit den Mittambeln und Gebrauch der Kontrollkanalinformationen detektiert. Über die Kontrollka näle führt dieses neue Endgerät eine Belegung des ersten Zeitschlitzes durch Anrufen derjenigen Teilnehmerstation, mit der es sprechen möchte, und durch Anzeigen des ersten Zeitschlitzes, der für die Sendung benutzt wird, durch. Der annehmende Empfänger antwortet auf dem Rückmeldekanal und hört während des ernannten Zeitschlitzes. Bei Abwesenheit des Netzes erstellt die Teilnehmerstation ihre eigene Rah menstruktur.

Das Endgerät, das Daten empfangen möchte, sucht auch nach dem verfügbaren Netz durch Vergleichen seiner eigenen Clu ster-Identifikationsnummer mit allen verfügbaren Rahmen strukturen (vgl. Fig. 10). Wenn seine eigene Cluster-Identi fikationsnummer detektiert wird, sucht es nach einer Nach frage in allen Kontrollkanälen durch Prüfen der Endgeräte- Identifikationsnummer. Wenn es eine Nachfrage gibt (die gleiche Endgeräte-Identifikationsnummer wird gefunden), in formiert es über den Kontrollkanal seine Anwesenheit und die Anzeige seiner Empfangszustimmung. Wenn es jedoch keine Nachfrage gibt, teilt es den anderen Teilnehmerstationen le diglich seine Anwesenheit durch Benutzung des Kontrollkanals mit.

Wie bereits erwähnt worden ist, sind 16 Kontrollkanäle ver fügbar. Die Belegung des Kontrollkanals wird in chronologi scher Weise durchgeführt. Der erste Kontrollkanal wird durch die erste aktive Teilnehmerstation im Netz benutzt, der zweite Kontrollkanal durch die zweite aktive Teilnehmersta tion im Netz usw. . Somit können bis zu 16 aktive Teilnehmer stationen Kontrollkanäle benutzen.

Teilnehmerstationen, die aktiv werden möchten, wenn bereits 16 Teilnehmerstationen aktiv sind, haben einen Netzzugang ohne den Gebrauch von Kontrollkanälen. Wenn zwei Teilnehmer stationen zugleich die gleichen Anfangszeitschlitze belegen möchten, wird der ersten Station davon der Vorrang gegeben. Dies wird durch die Anforderung erreicht, daß Teilnehmersta tionen ihre Wahl des Anfangszeitschlitzes modifizieren, wenn eine andere Teilnehmerstation auf dem Kontrollkanal bereits gesendet hat, daß sie diesen Zeitschlitz benutzen möchte.

Der Empfänger führt im wesentlichen - wie bereits erwähnt worden ist - die inversen Operationen des Senders aus. Dar über hinaus müssen aber noch viele Synchronisationsaufgaben bewältigt werden, ausgehend von der Zeitschlitzsynchronisa tion zwischen Sender und Empfänger, sowie Einzelpaketsyn chronisationen (Position, Symbol, Träger).

Die Symbolzeitablauf-Wiedererstellung läßt sich durch Benut zung der periodisch während jedes Zeitschlitzes gesendeten Mittambelsymbole ausführen. Durch Detektion der Position von anderen Paketen kann das Zeitschlitzraster durch Verwendung eines sehr schmalen Schleifenfilters bestimmt werden.

Eine Frequenzsynchronisation wird benötigt, um die Frequenz ablage zwischen dem lokalen Senderoszillator und dem lokalen Empfängeroszillator zu bestimmen. Eine Anzahl von pilotun terstützten/nichtunterstützten Algorithmen, z. B. blockweise Viterbi (oder Crozier-Technik), sind für diesen Zweck vorhanden. Sie sollten auf einige wenige hundertstel Grad pro Symboldauer genau sein und einen Haltebereich ha ben, der die Benutzung billiger und einfacher Oszillatoren erlaubt.

Die Demodulation erfolgt kohärent unter Benutzung der Kanal zustandsinformation. Es wurde dargestellt, daß jede Teilneh merstation ein Nutzband von

MHz zur Datenübertragung in nerhalb eines Clusters hat. Die Symboldauer beträgt dann 120 ns. Die maximale Echolänge des Kanals ist nicht viel länger als die Symboldauer. Der Interferenzeffekt ist auf nur zwei Symbole beschränkt. Der beste Weg, um diesem Inter ferenzeffekt entgegenzutreten, besteht in der Durchführung einer in einer optimalen Weise vorgenommenen Entzerrung, d. h. in der Ausführung einer Viterbi-Entzerrung mit nur 2-4 Zuständen.

Die Kanalschätzung läßt sich durch Benutzung der Mittambel information durchführen. Die empfangene Mittambel wird mit den bekannten Symbolen korreliert, was die Kanalzustandsin formation ergibt. Die 16 mittleren Symbole der Trainingsse quenz werden für die Bildung der Korrelationen verwendet. Nach der Entzerrung wird die Demapping-Operation ausgeführt, die harte Entscheidungen zur Folge hat. Die Wahl des Demap pings (QPSK oder 16-QAM) erfolgt auf empirisch-praktische Weise. Erst wird das 16-QAM-Demapping ausgeführt. Wenn die Fehleranzeige nach der Kanaldecodierung bei 1 liegt, dann wird das QPSK-Demapping ausgeführt.

Nach der Demodulation und der Entzerrung wird der Inhalt je des Pakets aus dem empfangenen Zeitschlitz extrahiert. Im Falle der QPSK-Modulation entspricht dies einem Reed-Solo mon-Rausch-Codewort. Im Falle einer 16-QAM-Modulation ent spricht dagegen ein Paket vier Reed-Solomom-Codewörtern. Diese empfangenen Wörter werden schließlich einer Reed-Solo mon-Decodierung unterzogen. Die Reed-Solomon-Decodierung er gibt das beste Codewort und korrigiert aufgetretene Bündel fehler. Bis zu 64 aufeinanderfolgende Bitfehler lassen sich durch die Reed-Solomom-Decodierung korrigieren. Wenn die Reed-Solomon-Decodierung nicht in der Lage ist, ein Codewort zu finden, dann gibt sie ein Signalisierungszeichen für das Vorhandensein von nicht korrigierbaren Fehlern. Diese Feh lerdetektionsfähigkeit der Reed-Solomon-Decodierung läßt sich für ARQ-Protokolle oder für weitere Prozeduren wie z. B. Fehlerverbergung benutzen.

In der Fig. 11 ist noch ein Beispiel für ein Kanalschema dargestellt, das oben N Hauptkanäle und darunter einen dar aus ausgewählten Hauptkanal mit einer Vielzahl von Zeitmul tiplex(TDMA)-Rahmen enthält. Wie die obere Darstellung von Fig. 11 zeigt, ist ein breiteres Frequenzband nach dem FDMA- Verfahren in N Trägerfrequenzbereiche, nämlich die sogenann ten Hauptkanäle, aufgeteilt. Der Hauptkanal 3 ist im Beispiel belegt. Auf jeder Trägerfrequenzebene können nach dem TDMA-Verfahren mehrere in einer periodischen Rahmen struktur verteilte Zeitschlitze (Time Slots), nämlich die sogenannten Unterkanäle, gebildet werden.

Die auszusendenden Kontrollsignale nutzen jeweils einen Teil der pro Hauptkanalsignal-Zeitschlitzrahmen vorgesehenen Zeitschlitze. Die Übertragung der Kontrollsignale wird in einem Kontrollblock im TDMA-Zeitschlitzrahmen vorgenommen. Der Kontrollblocks liegt im unten in Fig. 11 dargestellten Beispiel am Anfang des TDMA-Zeitschlitzrahmens, so daß der Start eines Zeitschlitzrahmens jeweils durch das Aussenden eines Kontrollblocks kenntlich gemacht ist. Der Kontroll block enthält im Beispiel die Kontrollsignal-Zeitschlitze K1 bis KM. Der unten in Fig. 11 im einzelnen dargestellte Hauptkanal weist als Unterkanäle außer den Kontrollsignal- Zeitschlitzen K1 bis KM eine Vielzahl zur Datenübertragung genutzter Zeitschlitze D1 bis D96 auf.

Claims

1. Funkübertragungsverfahren für digitale Multimediadaten signale zwischen mehreren jeweils einen Sender und einen Empfänger aufweisenden Teilnehmerstationen in einem lokalen Netz, insbesondere einem Inhaus(Indoor)-Netz, unter Anwen dung eines gemischten Frequenz- und Zeitmultiplexverfahrens FDMA(Frequency Division Multiple Access)/TDMA (Time Division Multiple Access), bei dem ein breiteres Frequenzband nach dem FDMA-Vefahren in mehrere Trägerfrequenzbereiche, nämlich die sogenannten Hauptkanäle, aufgeteilt ist und auf jeder Trägerfrequenzebene nach dem TDMA-Verfahren mehrere in einer Rahmenstruktur verteilte Zeitschlitze (Time Slots), nämlich die sogenannten Unterkanäle, gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß einem Verband, also einem sogenann ten Cluster, von Teilnehmerstationen eine begrenzte Anzahl von Hauptkanälen, aber mindestens einer, zugeteilt wird, daß ein Hauptkanalsignal auf ein oder mehrere zu einem Cluster gehörende Unterkanalsignale aufgeteilt wird, die im TDMA- Verfahren ausgesendet werden, daß jeder Sender einer akti vierten Teilnehmerstation ein detektierbares Kontrollsignal aussendet und daß andere, neu aktivierte Teilnehmerstationen aufgrund Detektion dieses Kontrollsignals im jeweiligen Emp fänger die Anwesenheit von vorhandenen Sendesignalen inner halb eines bestimmten räumlich begrenzten Bereiches, nämlich des jeweiligen eigenen Sendebereichs, feststellen.

2. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auszusendenden Kontrollsignale jeweils einen Teil der pro Hauptkanalsignal-Zeitschlitzrah men vorgesehenen Zeitschlitze nutzen.

3. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Kontrollsignale in einem Kontrollblock im TDMA-Zeitschlitzrahmen vorgenommen wird.

4. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des Kontrollblocks stets am Anfang des TDMA-Zeitschlitzrahmens vorgenommen wird, so daß der Start eines Zeitschlitzrahmens jeweils durch das Aussenden eines Kontrollblocks kenntlich gemacht ist.

5. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung der Kontroll- Zeitschlitze eine bestimmte vorher festgelegte Reihenfolge eingehalten wird.

6. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unter kanal aus einem Kontroll-Zeitschlitz und mindestens einem zur Datenübertragung genutzten Zeitschlitz besteht.

7. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontroll-Zeitschlitze eine von den zur Datenübertragung genutzten Zeitschlitzen abweichende Dauer haben.

8. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kontrollsignals eine sowohl auf der Sendeseite als auch auf der Empfangsseite bekannte Trainingssequenz übertragen wird, die zur Kanalschätzung sowie zur Ermittlung der Kanalbele gung des betreffenden Hauptkanals verwendet werden kann.

9. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trainingssequenz in der Mitte der Datenfolge des Kontrollsignals ausgesendet wird.

10. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kontrollsignals eine sowohl auf der Sendeseite als auch auf der Empfangsseite bekannte Sequenz übertragen wird, die ein deutig dem betreffenden Cluster zugeordnet ist und damit zu dessen Identifizierung benutzt werden kann.

11. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem betreffenden Cluster zuge ordnete Sequenz am Anfang der Datenfolge des Kontrollsignals ausgesendet wird.

12. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontroll block so ausgelegt ist, daß die Kontrollsignale um mehrere dB leistungseffektiver sind als die eigentlichen Daten.

13. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kontrollsignals Sequenzen übertragen werden, welche die ei gene Teilnehmerstationskennungsnummer (Endgeräte-Identifika tionsnummer) und die Teilnehmerstationskennungsnummer (Endgeräte-Identifikationsnummer) derjenigen Teilnehmersta tionen (Endgeräte), für welche die Aussendungen bestimmt sind, beinhalten.

14. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kennungsnummern betreffen den Sequenzen in der Datenfolge des Kontrollsignals im An schluß an die dem betreffenden Cluster zugeordnete Sequenz ausgesendet wird.

15. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kontrollsignals eine Sequenz übertragen wird, welche die Startposition des zuerst zu belegenden, zum weiteren Verbin dungsaufbau benutzten Zeitschlitzes angibt.

16. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auszusen denden Kontrollsignale mit einem Fehlerschutz versehen wer den.

17. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerschutz durch eine Code rate 1/4 erreicht wird.

18. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der zur allgemeinen Da ten- oder Informationsübertragung benutzten Zeitschlitze je weils eine Trainingssequenz übertragen wird, die zur Kanal schätzung sowie zur Ermittlung der Kanalbelegung des betref fenden Hauptkanals verwendet werden kann.

19. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Trainingssequenz jeweils in der Mitte der Datenfolge eines Zeitschlitzes ausgesendet wird.

20. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/die auf grund der von einem Sender angegebenen Adresse vorgesehene/n Empfänger eine oder weitere Rückmeldungen (Bestätigungen) aussenden, die der Aufnahme oder Aufrechterhaltung einer Verbindung dienen.

21. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 20, gekenn zeichnet durch eine Rückmeldung beim Aufbau (Initialisierung) einer Verbindung.

22. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche unter Einschluß der Ansprüche 8 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer empfangsseitig in ei ner mit Sender und Empfänger versehenen Teilnehmerstation arbeitenden Decodiereinrichtung die Belegung eines für eine Aussendung ins Auge gefaßten Kanals geprüft wird, wobei alle Hauptkanäle nicht nur auf das Vorhandensein eines Signals (Pegel), sondern auch daraufhin überprüft werden, ob ein Kontrollsignal und ob Trainingssequenzen übertragen werden, und bei vorhandenen Kontrollsignalen zwischen solchen, die zum gleichen, also eigenen Cluster gehören, und solchen, die von anderen Clustern herrühren, unterschieden wird.

23. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entscheidung, ob es sich um ein Signal des eigenen oder eines anderen Clusters handelt, die Cluster-Identifikationssequenz oder die durch Auswertung er mittelte Zahl mit derjenigen des eigenen Clusters verglichen wird.

24. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Vergleichsergebnis bestimmte Ab weichungen zugelassen werden.

25. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht ausreichender Sicherheit bezüglich des Vergleichsergebnisses Vergleiche mehrmals durchgeführt werden und die Ergebnisse zusammengefaßt wer den.

26. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegung eines Hauptkanals durch den Sender einer Teilnehmerstation nur unter zwei Voraussetzungen erfolgt, nämlich

a) wenn das im betreffenden breiten Frequenzband je Clu ster erlaubte Kontingent an Hauptkanälen, also mindestens ein Hauptkanal, für das eigene Cluster noch nicht ausgeschöpft ist, und
b) wenn - entsprechend den Erfassungsmöglichkeiten des prüfenden Senders bzw. des dazu notwendigen Empfangsteils einer sich aktivierenden Teilnehmerstation - der betreffende Hauptkanal nicht durch ein Signal eines sich in näherer Um gebung befindenden anderen Clusters belegt ist.

27. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche unter Einschluß von Anspruch 26, dadurch ge kennzeichnet, daß nach dem Auffinden eines benutzbaren Hauptkanals die Belegung eines Unterkanals durch den Sender der sich aktivierenden Teilnehmerstation in folgenden Schritten erfolgt:

a) der/die zu belegenden Zeitschlitze werden auf Vorhan densein eines Signals bzw. von Signalen überprüft und es wird weiterhin geprüft, ob die erforderliche Anzahl von freien Zeitschlitzen, zumindest ein Zeitschlitz, vorhanden ist;
b) wenn die erforderliche Anzahl freier Zeitschlitze, also mindestens ein Zeitschlitz, gefunden wurde, wird die Absicht, einen bestimmten Zeitschlitz im TDMA-Zeitschlitz rahmen als Initialzeitschlitz zu belegen, über den Kontroll kanal angemeldet;
c) im nachfolgenden Rahmen wird der vorher angekündigte Initialzeitschlitz benutzt und es wird die Absicht, weitere Zeitschlitze im Rahmen zu belegen, durch Angabe der betref fenden Positionen im Initialzeitschlitz angekündigt;
d) der Kontrollblock wird durch den Sender der Teilneh merstation dahingehend ausgewertet, ob eine Rückmeldung vom Empfänger, d. h. eine Bestätigung, innerhalb einer bestimmten Frist erfolgt ist,
e) nach Empfangen der Rückmeldung erfolgt die Aussendung in den angegebenen Zeitschlitzen.

28. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Belegung des Unterkanals durch den Sender einer sich aktivierenden Teilnehmerstation der/die zu belegenden Zeitschlitze auf Vorhandensein der Trainingssequenz überprüft werden.

29. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Belegung des Unterkanals durch den Sender einer sich aktivierenden Teilnehmerstation nach Auffinden der erforderlichen Anzahl freier Zeitschlitze die Absicht, einen bestimmten Zeitschlitz im TDMA-Zeit schlitzrahmen als Initialzeitschlitz zu belegen, durch Ein fügen des dafür vorgesehenen Kennsignals (Initialzeitschlitz-Position) im eigenen Kontrollkanal er folgt.

30. Funkübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auffin den eines benutzbaren Hauptkanals bei der Belegung eines Un terkanals durch den Sender der sich aktivierenden Teilneh merstation außerdem noch berücksichtigt wird, ob im Kon trollsignalteil bereits die Belegung des als Initialzeit schlitz ins Auge gefaßten Zeitschlitzes durch eine andere Teilnehmerstation angekündigt ist und erfolgen wird, und daß eine Belegung des betreffenden Zeitschlitzes durch den Sen der dieser Teilnehmerstation dann nicht erfolgt, wenn die andere Teilnehmerstation in der Reihenfolge der Kontrollsi gnale vor dem Sender der sich aktivierenden Teilnehmersta tion liegt.

31. Funkübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Belegung eines Unterkanals, wenn bereits ein oder mehrere Unterkanal signale vorhanden sind, die zeitliche Lage dieses Signals bzw. dieser Signale ermittelt und zur zeitlich korrekten Eingliederung der eigenen Signale benutzt wird.

32. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Belegung des Unterkanals, wenn bereits ein oder mehrere Unterkanalsignale vorhanden sind, die zeitliche Lage dieses Signals bzw. dieser Signale mit Hilfe der gesendeten Trainingssequenzen dieses Signals bzw. dieser Signale ermittelt wird.

33. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Lage der Trainings sequenz bzw. der Trainingssequenzen durch Korrelation der empfangenen Datensequenzen mit der gespeicherten Sollsequenz ermittelt wird.

34. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertra gungsqualität nach Belegen eines Hauptkanals vom angespro chenen Empfänger einer sich aktivierenden Teilnehmerstation eine gewisse Zeit überprüft und das Ergebnis dieser Überprü fung dem betreffenden Sender dieser Teilnehmerstation mitge teilt wird.

35. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung einer nicht aus reichenden Qualität ein neuer Hauptkanal gesucht wird, wobei die Auswertung der übermittelten Kontrollsignale innerhalb der vorgesehenen Übertragungsbereiche eine sichere Aussage darüber liefert, daß eine Übertragung stattfinden soll.

36. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Über tragung wahlweise, d. h. je nach Anforderung an den Kanal und nach der zu übertragenden Datenbitrate, entweder QPSK(Vierphasenumtastung, Quadrature Phase Shift Keying)- bzw. optional DQPSK(Differentielle QPSK)-Modulation oder 16-QAM(Quadratur Amplitudenmodulation)-Modulation verwendet wird.

37. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Über tragung der Kontrollsignale QPSK- bzw. optional DQPSK-Modu lation verwendet wird.

38. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit schlitze verschiedener Untersignale eines Hauptkanalsignals durch sogenannte Schutzzeitintervalle (Guard Time), die aber keine Information enthalten, getrennt werden.

39. Funkübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß beim Suchen ei nes Hauptkanals, sofern das Kontingent noch nicht ausge schöpft ist, in demjenigen Fall, in welchem bei einer ersten Prüfung ein völlig freier Kanal nicht gefunden wurde und ein Kanal des eigenen Clusters mit genügend freier Kapazität nicht darunter ist, die Signalstärke der Kanäle berücksich tigt wird und derjenige Kanal - mit Ausnahme des eigenen Clusters - neu belegt wird, der den geringsten Pegel auf weist, was die günstigste Voraussetzung für die eigene Über tragung darstellt und die geringste Wahrscheinlichkeit mit sich bringt, daß die Übertragung in anderen Clustern gestört wird.

40. Funkübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß beim Suchen ei nes Hauptkanals, sofern das Kontingent noch nicht ausge schöpft ist, in demjenigen Fall, in welchem das Signal des geprüften Hauptkanals von einem anderen Cluster herrührt, ein definierter Grenzwert des Empfangspegels bzw. ein Feld stärkegrenzwert berücksichtigt wird und daß eine Belegung dann nicht vorgenommen wird, wenn ein bestimmter Wert er reicht oder überschritten wird.

41. Funkübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß beim Suchen ei nes Hauptkanals Störsignale mitberücksichtigt werden, so daß nach Möglichkeit ein ungestörter oder ein möglichst wenig gestörter Kanal gewählt werden kann, wobei sich die Störsi gnale dadurch bemerkbar machen, daß sie keine der definier ten Kontrollsignale enthalten und somit bei der Prüfung kein Ergebnis liefern.

42. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den Sen dern der Teilnehmerstationen jeweils wichtige, für Empfänger von anderen Teilnehmerstationen des gleichen Clusters be stimmte Hilfs- und/oder Steuerinformationen ausgesendet wer den.

43. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die diese Hilfs- und/oder Steuer informationen beinhaltenden zusätzlichen Signale in den gleichen Zeitschlitzen übertragen werden wie die Kontrollsi gnale.

44. Funkübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 42 und 43, dadurch gekennzeichnet, daß in den Teilneh merstationen das für einen allgemeinen Empfang von Datensen dungen vorgesehene Empfangsteil jeweils so ausgebildet ist, daß es während der Kanalbelegungsphase zum Prüfen der zu sätzlichen Signale benutzt werden kann.

45. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Identi fikationsnummern der Cluster und der Teilnehmerstationen (Endgeräte) bei einem Markierungs- und Initialisierungsvor gang, dem alle Teilnehmerstationen eines Clusters zu unter ziehen sind, vergeben werden.

46. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergabe der Identifikationsnum mern durch Einstellung per Schalter vorgenommen wird.

47. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergabe der Identifikationsnum mern durch Verwendung einer einheitlichen "Smart Card" vor genommen wird.

48. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergabe der Identifikationsnum mern durch eine Übertragungsmöglichkeit mittels direkter Kopplung vorgenommen wird.

49. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergabe der Identifikationsnum mern durch einen automatischen Vorgang bei einem nach be stimmten Regeln ablaufenden Einschaltvorgang vorgenommen wird.

50. Funkübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 45 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmer stationen (Endgeräte) zusätzlich zu den Cluster- und Teil nehmerstationsidentifikationsnummern eine Geräteklassenum mer, die aus einer bestimmten Menge von gleich langen Zah len, z. B. aus 4 Binärstellen, wählbar ist, übertragen.

51. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteklassenummern im Anschluß an die Cluster- und Teilnehmerstationsidentifikationsnummern übertragen werden.

52. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteklassenummern innerhalb des Kontrollsignalteils übertragen werden.

53. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteklassenummern mit einem Fehlerschutz übertragen werden.

54. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteklassenummern zur Unter scheidung von beispielsweise Fernsehgeräten, Videorecordern, Rechnern und Schnurlostelefonen dienen, wobei die gleichen Nummern auch bei anderen Clustern verwendet werden, so daß sie also nicht zur Unterscheidung von verschiedenen Clustern herangezogen werden können.

55. Funkübertragungsverfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussendung der Cluster- und Teilnehmeridentifikationsnummern sowie der Geräteklassenum mern nicht im betreffenden Kontrollzeitschlitz eines jeden Zeitschlitzrahmens, sondern in größeren Abständen, z. B. in jedem zweiten oder fünften Rahmen, erfolgt, so daß die da durch gebildeten Freiräume für die Übertragung von anderen Kontroll- und Steuerinformationen genutzt werden können.

56. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im nor malen Nachrichtenteil übertragenen Informationen mit einem dem Kanal angemessenen Fehlerschutz versehen werden.

57. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im nor malen Nachrichtenteil übertragenen Informationen bei der Aussendung einem Scrambling-Prozeß und bei der empfangssei tig durchzuführenden Decodierung einem Descrambling-Prozeß unterworfen werden.

58. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im nor malen Nachrichtenteil übertragenen Informationen bei der Aussendung einem Verschlüsselungs-Prozeß und bei der emp fangsseitig durchzuführenden Decodierung einem Entschlüsse lungs-Prozeß unterworfen werden.

59. Funkübertragungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle des Inaktiv-Werdens eines Teilnehmers die Rahmen struktur, trotz nunmehr leerer Zeitschlitze, unverändert bleibt, bis ein oder mehrere neu hinzukommende Teilnehmer die freien Zeitschlitze benutzen.