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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet
drahtloser Datenkommunikationssysteme. Insbesondere bezieht sich
die vorliegende Erfindung auf ein ortsfestes drahtloses Metropolitan Area
Network (MAN), das Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)
Carrier Access Modulation verwendet, die derart konfiguriert ist,
dass es für
Benutzerendgeräte
(CPE; consumer premise equipment) möglich ist, eine intern innerhalb
des Gebäudes
des Benutzers angebrachte Antenne zu verwenden, anstatt eine von
außen
zugängliche
Antenne mit einem Sichtlinien-Übertragungsweg
zu einer Basisstation zu benötigen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Drahtlose
Datenkommunikationssysteme, die Funkfrequenzsignale (RF-Signale,
radio frequency) verwenden, um Daten zu übertragen und diese zu empfangen,
sind hinreichend bekannt, siehe etwa
WO 98/26520A , das ein System für Breitband-Funkzugang mit integrierten
Mikro- und Millimeter-Wellenlängensystemen
offenbart. Diese Anwendung offenbart die in dem Oberbegriff des
unabhängigen
Anspruchs dargelegten Merkmale.
US-A-5 867485 offenbart ein synchrones kohärentes Orthogonal
Frequency Division Multiplexing System mit SC-OF-DM-Sendern und
Empfängern.
WO-A-96/27962 offenbart
die in dem Oberbegriff von Anspruch 1 dargelegten Merkmale. Im Allgemeinen
wurde drahtlose Datenkommunikationstechnologie für Hochleistungskommunikationssysteme über große Entfernungen
hinweg wie etwa Satellitenkommunikationen oder Mikrowellen-Telekommunikationen über Fernmeldetürme oder
für Local
Area Network (LAN) Kommunikationssysteme für geringe Entfernungen wie
etwa drahtloses LAN innerhalb eines Hauses oder einer Büroumgebung
verwendet. Für
Kommunikationssysteme über
weite Entfernungen hinweg ist ein Point-to-Point-Antennensystem erforderlich und es muss
ein Sichtlinien-Übertragungsweg
zwischen dem Sender und dem Empfänger
vorliegen. Im dem Falle einer drahtlosen LAN-Kommunikation über geringe Entfernungen hinweg kann
ein omnidirektionales Antennensystem verwendet werden und es wird
kein Sichtlinien-Übertragungsweg benötigt, weil
die Entfernungen sich im Allgemeinen auf weniger als eine Meile
belaufen. Der Grund für
diesen Unterschied liegt in der Tatsache, dass RF-Signale über weitere
Entfernungen hinweg oder bei Übertragung durch
Hindernisse wie etwa Gebäude
oder Wände
hindurch schnell an Stärke
verlieren.
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Ein
Metropolitan Area Network (MAN) ist ein Netz, das über mittlere
Entfernungen hinweg oder zwischen Distanzen von ungefähr 1 bis
40 Meilen übertragen
kann, wie sie üblicherweise
bei dem Bereitstellen eines Sendegebiets über einen ganzen Stadtbereich
vorliegen. Digital Subscriber Loops (DSL) Dienste sind ein gutes
Beispiel für
ein drahtbasiertes MAN-System, das Telefondrähte als Kommunikationsmedium
verwendet. Kabel-Modem-Systeme sind ein weiteres Beispiel eines
drahtbasierten MAN-Systems, das Koaxialkabel als Kommunikationsmedium
verwendet. Einer der Hauptvorteile eines MAN-Systems liegt darin,
dass es Datenübertragung
mit höherer
Geschwindigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Telefon-Modems ermöglicht.
Das Hauptproblem mit derartigen drahtbasierten MAN-Systemen besteht
in den Kosten für
das Installieren und Warten des qualitativ hochwertigen Telefon-
oder Koaxialkabel-Kommunikationsmediums. Ein ortsfestes drahtloses
MAN-System hat den offensichtlichen Vorteil, dass die mit dem Installieren
und Warten eines drahtbasierten Kommunikationsmediums in Verbindung
stehenden Kosten eliminiert werden.
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Ein
weiterer Vorteil eines ortsfesten drahtlosen MAN-Systems liegt darin,
dass das drahtlose Kommunikationsmedium derart ausgestaltet werden
kann, dass es höhere
Datenkommunikationsgeschwindigkeiten als herkömmliche drahtbasierte MAN-Systeme bereitstellt.
Dieser Vorteil hat dazu geführt,
dass die ortsfesten drahtlosen MAN-Systeme, die bis zum heutigen
Tag eingesetzt wurden, für
eine überaus
hohe Leistung und relativ teure zugeordnete Netze ausgelegt sind.
Der Markt für
diese ortsfesten drahtlosen MAN-Systeme bestand aus einer kleinen
Anzahl von Kunden, die einen Bedarf an Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikation haben,
welche den Aufwand und die komplizierte Installation derartiger
Systeme für
den Einzelnen rechtfertigen können.
Infolge dieses verringerten Kundenstamms und des Bedarfs an äußerst hoher
Leistung haben sich die Ausgestaltungen existierender ortsfester
drahtloser MAN-Systeme zunehmend entlang der Leitungen von drahtlosen
Hochleistungskommunikationssystemen für große Entfernungen entwickelt.
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Es
gibt viele Faktoren, die bei der Ausgestaltung eines RF-Kommunikationssystems
in Betracht gezogen werden müssen,
einige der wichtigsten Faktoren bei der Ausgestaltung eines ortsfesten
drahtlosen MAN-Systems sind die zugeordnete Frequenz, die Signalmodulation
sowie die Trägerzugriffsmodulation.
Die zugeordnete Frequenz bezieht sich auf den Bereich der Frequenzen
oder Schwingungen des Funksignals, die für eine Verwendung in dem System
zur Verfügung
stehen. Ein Beispiel ist das zugeordnete Band für AM-Funksignale, das zwischen
500 KHz und 1600 KHz arbeitet. Signalmodulation bezieht sich auf
die Art und Weise, wie Information oder Daten in dem RF-Signal codiert
werden. Ein Beispiel ist der Unterschied zwischen den Amplitudenmodulations-Funksignalen
(AM) und den Frequenzmodulations-Funksignalen (FM). Trägerzugriffsmodulation
bezieht sich auf die Art und Weise, wie die zugeordneten Trägerfrequenzen
verwendet werden, um das RF-Signal zu transportieren. Ein Beispiel
liegt in dem Unterschied zwischen dem Verwenden eines einzelnen
breiten Kanals oder mehrerer enger Kanäle über dieselbe zugeteilte Frequenzbandbreite
hinweg.
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Das
Ziel dieser Erfindung liegt in der Ausgestaltung eines ortsfesten
drahtlosen MAN-Systems mit Frequenzbereichen von weniger als 10
GHz. Weitere drahtlose Kommunikationssysteme für mittlere Distanzen wurden
entwickelt, wie etwa das Local Multipoint Distribution System (LMDS),
die in viel höheren
Frequenzbereichen, wie etwa 28 GHz bis 31 GHz arbeiten. Diese höheren Frequenzen
sind Gegenstand verschiedener technischer Betrachtungen und erfordern
größere Systeme
mit externen Antennen, die einen Sichtlinien-Übertragsweg von dem Dach eines
Gebäudes
zu dem anderen bereitstellen.
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Aufgrund
des Bedarfs an höheren
Datengeschwindigkeiten haben sämtliche
bestehenden ortsfesten drahtlosen MAN-Systeme kompliziertere Schemata
für die
Signalmodulation verwendet. Um Downstream-Übertragungen mit höherer Geschwindigkeit
zu unterstützen,
verwenden diese Systeme üblicherweise
eine 16-Bit Quadraturamplitudenmodulation (QAM) oder eine 64-Bit
QAM, um mit einer Datengeschwindigkeit von wenigstens 10 Mbps downstream
von der Basisstation zu der CPE zu übertragen.
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Anders
als die vielen ortsfesten drahtlosen LAN-Systeme, die für Kommunikationen über kurze
Distanzen hinweg entwickelt wurden und die eine Spreizspektrum-Form
der Trägerzugriffsmodulation
verwenden, das ein Signal über
die zugeordnete Frequenzbandbreite spreizt, haben relativ wenige
bis heute entwickelte ortsfeste drahtlose MAN-Systeme derzeit Multi-Carrier
Modulation als ihre Trägerzugriffsmodulation
verwendet. Bei der Multi-Carrier Modulation wird das Signal in mehrere
parallele Datenströme
aufgeteilt, und diese parallelen Datenströme werden gleichzeitig entlang
verschiedener Kanäle
mit geringerer Geschwindigkeit gesendet und dann bei dem Empfänger erneut
zusammengesetzt, um eine höhere
effektive Übertragungsgeschwindigkeit
zu erzeugen. Das Multi-Carrier Modulationsschema, das von dem IEEE
Standards Committee als die Erweiterung des 802.11 Wireless LAN
Standards für
Datenkommunikation mit hoher Geschwindigkeit bestimmt wurde, ist
als Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) bekannt. Das
OFDM-Modulationsschema führt
zu einer effizienteren Verwendung der zugeordneten Bandbreite und
verbessert die Fähigkeit, Übertragungen
mit höherer
Geschwindigkeit zu empfangen.
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Sämtliche
dieser komplizierteren Modulationsschemata für die bestehenden ortsfesten
drahtlosen MAN-Systeme erfordern im Allgemeinen teurere Ausrüstung und
höhere Übertragungsleistung
an jeder Basisstation. Um einen Nutzen aus der erhöhten, mit
jeder Basisstation assoziierten Investition zu ziehen, wurden ortsfeste
drahtlose MAN-Systeme ausgestaltet, um die Anzahl der für den Sendebereich
für ein
bestimmtes Gebiet erforderlichen Basisstationen zu minimieren. Der
Radius eines typischen Sendebereichs für bestehende drahtlose MAN-Systeme
liegt im Bereich von 10 bis 30 Meilen.
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Größere Sendegebiete
werden auch verwendet, um den Bedarf für das Wiederverwenden derselben Frequenzkanäle in nebeneinander
liegenden Sendegebieten zu minimieren. Da höhere Übertragungsstärken verwendet
werden, um mit den höheren
Datengeschwindigkeiten in sämtlichen
existierenden ortsfesten drahtlosen MAN-Systemen zu übertragen,
verhindern die Signale mit der höheren
Stärke
die Wiederverwendung derselben Frequenzkanäle in nebeneinander liegenden
Sendegebieten und können
sogar die Wiederverwendung derselben Frequenzkanäle bei Entfernungen von dem
drei- bis fünffachen
Radius des Sendebereichs ausschließen. Infolgedessen verringern
größere Sendegebiete
den Einfluss von durch die Unfähigkeit,
Frequenzen in nebeneinander liegenden Sendegebieten wieder zu verwenden,
verursachten Problemen.
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Der
bedeutsamste Nachteil größerer Sendegebiete
für jede
Basisstation ist die größere Gefahr
des Signalverlusts oder der Signaldämpfung zwischen der Basisstation
und dem CPE. Um diesen potentiellen Signalverlust über die
größeren Entfernungen
hinweg zu bekämpfen
und den Empfang mit Übertragungsgeschwindigkeiten
höherer
Leistung zu verbessern, verwenden sämtliche der bestehenden ortsfesten
drahtlosen MAN-Systeme ein Point-to-Point-Antennensystem, das einen Sichtlinien-Übertragungsweg
zwischen der Basisstation und einer von außen zugänglichen Antenne, die mit dem
CPE verbunden ist, erfordert. Siehe zum Beispiel die ortsfeste drahtlose
MAN-Systemkonfiguration des Standes der Technik von 1,
wobei das CPE innerhalb einer Umgebung mit einem Benutzer, z. B.
einem Haus, mit einer Antenne verbunden ist, die außerhalb
der Umgebung mit einem Benutzer liegt und wo innerhalb einer Umgebung
mit mehreren Benutzern, z. B. einem Kleinbüro, jedes CPE mit seiner eigenen
Antenne verbunden ist, die außerhalb
der Umgebung mit mehreren Benutzern liegt.
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Angesichts
des relativ geringen Kundenstamms und des Bedarfs nach äußerster
Leistungsstärke,
der die Entwicklung von bestehenden ortsfesten drahtlosen MAN-Systemen bestimmt
hat, ist die Verwendung einer von außen zugänglichen Antenne, die einen
Sichtlinien-Übertragungsweg
bereitstellt, sowohl notwendig als auch verständlich. Es ist jedoch wünschenswert,
ein ortsfestes drahtloses MAN-System bereitzustellen, das die Verwendung
einer von außen
zugänglichen
Antenne nicht erfordert, und das in einem größeren Rahmen verwendet werden
könnte,
um höhere
Datengeschwindigkeiten effektiver für eine größere Kundenzahl bereitzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
oben beschriebenen Probleme werden zu einem großen Teil von einem ortsfesten
drahtlosen OFDM-MAN-System der vorliegenden Erfindung gelöst. Das
ortsfeste System mit drahtlosem Zugang umfasst im Allgemeinen eine
Einheit eines Benutzerendgeräts
(CPE), die über
eine Ethernet-Schnittstelle mit einem Personal Computer eines Kleinbüros/Homeoffice
oder einem Local Area Network verbunden ist, sowie eine Basisstationseinheit,
die über
eine Ethernet-Schnittstelle mit einem Netz verbunden ist. Die CPE-Einheit
ist in einem Gebäude
für das
Home Office oder das kleine Büro
angeordnet, weist eine Antenne auf, die innerhalb des Gebäudes angeordnet
ist und kann in einfacher Weise von dem Benutzer installiert werden.
Die Basisstationseinheit wird bevorzugt auf einem Turm innerhalb
eines Bereichs von 1–5
Meilen von der CPE-Einheit entfernt angeordnet. Die CPE-Einheit
inkorporiert bevorzugt einen internen integrierten Daten-Transceiver/Switch,
der es ermöglicht,
ein digitales Signal von einem Computer oder Netz zu empfangen,
dieses Signal in ein analoges Format zu übertragen und das analoge Signal über die
Funkfrequenztechnik, bevorzugt in einem Bereich von 2,5–2,686 GHz,
an eine Basisstationseinheit zu übertragen.
Die Basisstationseinheit inkorporiert bevorzugt einen integrierten
Daten-Transceiver/Switch. Bei dem Empfangen des Signals wandelt
die Basisstationseinheit das analoge Signal in ein digitales Signal
um und reicht das Signal durch die Ethernet-Verbindung an den Personal
Computer, das LAN und/oder Netz weiter. Orthogonal Frequency Division
Multiplexing wird in den Uplink- und Downlink-Übertragungen zwischen CPE-Einheiten
und Basisstationseinheiten verwendet.
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Das
ortsfeste System mit drahtlosem Zugriff überträgt unter Verwendung von OFDM-Signalen, die OFDM-Symbole
inkorporieren. Die OFDM-Symbole werden ohne ein Training-Symbol
dargestellt und werden Symbol für
Symbol detektiert.
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Das
ortsfeste System mit drahtlosem Zugriff verwendet eine Downlink-Übertragung
mit Frames sowie eine Uplink-Übertragung
ohne Frames.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
eine Übersicht
eines ortsfesten drahtlosen MAN-Systems des Standes der Technik,
das externe Antennen verwendet, bereit.
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2 stellt
eine Übersicht
eines ortsfesten drahtlosen OFDM-MAN-Systems der vorliegenden Erfindung
bereit, das interne Antennen verwendet, bereit.
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3 stellt
eine Übersicht
einer Einrichtung mit einem Sektor innerhalb einer Zelle eines ortsfesten Systems
mit drahtlosem Zugriff der vorliegenden Erfindung dar.
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4 stellt
ein zelluläres
System der vorliegenden Erfindung dar.
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5 stellt
ein standardmäßiges, zelluläres Wiederverwendungsmuster
des Standes der Technik des Standes der Technik dar.
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6 stellt
ein zelluläres
Wiederverwendungsmuster unter Verwendung von TDMA dar.
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7 stellt
das bevorzugte zelluläre
Wiederverwendungsmuster der vorliegenden Erfindung dar.
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8 stellt
die Ausführung
der mit dem System der vorliegenden Erfindung verwendeten Uplink-
und Downlink-Übertragungsslots
sowie die Ausführung
der innerhalb der Slots enthaltenen Nachrichtenpakete dar.
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9 stellt
in Blockschaltbild-Format das Verarbeiten eines Bitstreams eines
Datenpakets, das über Funkfrequenz
innerhalb des ortsfesten Systems mit drahtlosem Zugriff der vorliegenden
Erfindung übertragen oder
empfangen wird, dar.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Übersicht über ein
ortsfestes drahtloses OFDM-Metropolitan Area Network (MAN) mit Kundenendgeräten (CPE)
unter Verwendung von internen Antennen der vorliegenden Erfindung
wird in 2 gezeigt. Wie gezeigt kann
das ortsfeste System mit drahtlosem Zugriff 10 der vorliegenden
Erfindung für
eine Umgebung mit einem einzigen Benutzer oder eine Umgebung mit
mehreren Benutzern, z. B. einem Local Area Network, konfiguriert
sein. System 10 übermittelt
unter Verwendung von Funkübertragungstechnologie
mit hoher Verlässlichkeit
Daten von und zu den Benutzern von System 10. System 10 ist
insbesondere anwendbar für
Wohnviertel und Small Office/Home Office (SOHO) Märkte.
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Es
wird nun Bezug genommen auf 3, die eine Übersicht
einer Einrichtung eines Sektors innerhalb einer Zelle eines ortsfesten
Systems mit drahtlosem Zugriff 10 zeigt. Wie in 3 gezeigt,
umfasst System 10 im Allgemeinen einen oder mehr als einen
Host, z. B. einen oder mehr als einen Host-Computer 12 und/oder einen
oder mehr als einen Local Area Network Server 13, die über eine
Ethernet-Verbindung 16 mit einer oder mehr asl einer Einheit
von Benutzerendgeräten
(CPE) 14 verbunden sind. Jede CPE-Einheit 14 kommuniziert über Funkfrequenz
mit einer oder mehr als einer Basisstationseinheit 18 innerhalb
von System 10. Jede Basisstationseinheit 18 wird über eine
Ethernet-Schnittstelle 19 mit einer oder mehr als einer
Art von Netzen 19 oder Schaltungsnetzen z. B. Asynchronous
Transfer Modes (ATM) verbunden.
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I. Systemkomponenten, Verteilung von Komponenten
und Erkennung von Komponenten
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Jede
CPE-Einheit 14 inkorporiert Hardware, die benötigt wird,
um Ethernet-Kommunikation
mit dem Personal Computer 12 eines Benutzers oder einem
LAN-Server sowie
Funkfrequenz-Kommunikation mit Basisstationseinheiten 18 zu
implementieren. Diese Hardware ist bevorzugt wenigstens teilweise
durch die Verwendung einer Field Programmable Gate Array (FPGA)-Technologie
oder ASIC-Technologie
implementiert und ist bevorzugt für einen maximalen Stromverbrauch
von ungefähr
10 Watt ausgelegt. Insbesondere inkorporiert jede CPE-Einheit 14 einen
integrierten Daten-Transceiver/Switch und einen oder mehr als einen
Ethernet-Stecker,
z. B. 10Base-TRJ45-Stecker (10BASE-T ist ein Übertragungsmedium, das durch
IEEE 802.3 spezifiziert ist, das Information mit Geschwindigkeiten
bis zu 10 Mbps in Basisbandform unter Verwendung von verdrillten
Leitern, die auch ungeschirmte verdrillte Kabel (UTP) genannt werden, überträgt). Unter
Bezugnahme auf den integrierten Daten-Transceiver/Switch sollte
berücksichtigt
werden, dass einzelne Komponenten verwendet werden können, ohne
dass von dem Wesen oder Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird.
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Zur
Vereinfachung der Installation der CPE-Einheit 14 inkorporiert
der integrierte Daten-Transceiver/Switch bevorzugt eine integrale
direktionale Antenne, die es ermöglicht,
dass eine CPE-Einheit 14 von einem Kunden nahe einem assoziierten
Host-Computer 12 und innerhalb des Gebäudes des Kunden installiert wird.
Die Verwendung eines Standard-Ethernet-Steckers 22 erleichtert
ferner zunehmend die Installation der CPE-Einheit 14 und
ermöglicht
es, dass die CPE-Einheit 14 in einfacher Weise von dem
Benutzer für
eine Kommunikation mit deren Host-Computer 12 oder einem Local
Area Network Server 13 installiert wird. CPE-Einheit 14 ist
bevorzugt von einer Größe und einer
Form, so dass sie auf einem Tisch positioniert und/oder angebracht
werden kann, was wiederum zu der Vereinfachung der Installation
durch den Benutzer beiträgt.
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Basisstation 18 inkorporiert
Hardware, die für
das Implementieren einer Ethernet-Kommunikation mit einer oder mehr als
einer Art von Netzen 19, oder Schaltungsnetzen z. B. Asynchronous
Transfer Modes (ATM) sowie Funkfrequenzkommunikation mit CPE-Einheiten 14 notwendig
ist. Diese Hardware ist bevorzugt wenigstens teilweise durch die
Verwendung einer FPGA-Technologie oder ASIC-Technologie implementiert
und ist bevorzugt für
einen maximalen Stromverbrauch von ungefähr 100 Watt ausgelegt. Insbesondere
inkorporiert bevorzugt jede Basisstationseinheit 18 ähnlich wie
jede CPE-Einheit 14 einen integrierten Daten-Transceiver/Switch
und einen oder mehr als einen Ethernet-Stecker z. B. 10Base-TRJ45-Stecker.
Unter Bezugnahme auf den integrierten Daten-Transceiver/Switch sollte berücksichtigt
werden, dass einzelne Komponenten verwendet werden können. Basisstationseinheit 18 wird
bevorzugt zusätzlich
mit einem Empfänger
eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) ausgestattet, um
eine Zeitreferenz für
die Systemauflösung
und -genauigkeit bereitzustellen. Ein GPS-Zeitimplus wird bevorzugt
von System 10 verwendet, um eine Synchronisation über die
geographisch verteilten Basisstationseinheiten 18 hinweg
bereitzustellen, um eine Interferenz zwischen Basisstationseinheiten 18 zu
verhindern. Unter Bezugnahme auf den integrierten Daten-Transceiver/Switch
sollte berücksichtigt
werden, dass einzelne Komponenten verwendet werden können.
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Wie
aus 3 ersichtlich, wird Basisstationseinheit 18 bevorzugt
auf einen Turm angebracht, um einen erweiterten Nicht-Sichtfeld-Kommunikationsradius
zu ermöglichen.
Der von den Übertragungsschichten bereitgestellte
hohe Systemgewinn, Antennengewinne und Empfängersensibilität ermöglichen
einen Nicht-Sichtfeldbetrieb von Basisstationseinheit 18.
Ist Basisstationseinheit 18 auf dem Boden des Turms angebracht,
dann wird eine Verlängerung
des Koaxialkabels zwischen Basisstationseinheit 18 und
deren Antenne benötigt.
Das längere
Koaxialkabel erzeugt einen höheren
Verlust in Bezug auf den Systemgewinn und verringert die Betriebsdistanz
für eine
bestimmte Ebene eines Nicht-Sichtfeld-Sendegebiets.
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Jede
Basisstationseinheit 18 ist innerhalb eines verteilten
zellulären
Systems 30, siehe 4, angeordnet,
wobei jede Zeile 32 bevorzugt einen oder mehr als einen
Sektor 34 einschließt
und jeder Sektor 34 bevorzugt eine Basisstationseinheit 18 einschließt. 4 ist
ein Diagramm eines exemplarischen verteilten zellulären Systems 30,
wobei jede Zelle 32 sechs Sektoren 34 aufweist.
Jede Zelle 32 weist bevorzugt einen Kommunikationsradius
von ungefähr
1 bis 5 Meilen auf, mit einem typischen Radius von 3 Meilen. Allerdings schränkt die
Verwendung einer zellulären,
in Sektoren aufgeteilten Basisstationseinheit 18 die Verwendung
einer einzigen omnidirektionalen Basisstationseinheit 18 nicht
ein. Insbesondere ist es nicht notwendig, über eine Zelle mit mehreren
Sektoren zu verfügen,
welche die Funktion einer einzigen Zelle aufweist. In dem Fall eines
kleinen geographischen Bereichs, z. B. weniger als einen Radius
von drei Meilen, wo die potentielle Benutzerbasis gering ist und
eine einzige Basisstationseinheit 18 die Datendurchsatzkapazität erfüllen kann, könnte eine
einzige Basisstation mit einer omnidirektionalen Antenne mit hohem
Gewinn installiert werden.
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Sobald
die CPE-Einheit 14 und die Basisstationseinheit 18 jeweils
korrekt installiert wurden, ist jede davon in der Lage, Kommunikationssignale
an die jeweils andere zu übertragen
und/oder diese von der jeweils anderen zu empfangen. Ganz allgemein
gesprochen ist die kombinierte Wirkung von Funkfrequenzkommunikation
zwischen CPE-Einheit 14 und Basisstationseinheit 18 die
eines Standard-Ethernet-Switch mit bestimmten hinzugefügten Verbesserungen.
Zum Beispiel wird die Funkfrequenzkommunikation zwischen den Einheiten 14 und 18 aufgrund
der Tatsache, dass jeder CPE-Einheit 14 und jeder Basisstationseinheit 18 eine
eindeutige Adresse, ähnlich
wie in einem Ethernet-Switch-System, zugeordnet wurde, vereinfacht.
Ferner erfolgt die Funkfrequenzkommunikation zwischen den Einheiten 14 und 18 bevorzugt
in der Form eines Datenpakets, das eine Herkunfts- und/oder eine Zieladresse
einschließt,
die angibt, von welcher CPE-Einheit 14 oder Basisstationseinheit 18 das
Kommunikationssignal stammt und/oder gesendet wird, was wiederum ähnlich einem Ethernet-Switching-System
ist. Sendeverkehr, z. B. Verkehr, der zu sämtlichen Einheiten innerhalb
von System 10 gesendet wird, kann auch zwischen Basisstationseinheiten 18 und
CPE-Einheiten 14 ähnlich
einem Ethernet-Switch-System, übermittelt
werden.
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Ebenso
wie Ethernet-Switch den Betrieb eines Ethernet-Systems verstärkt, funktioniert
die von CPE-Einheit 14 und Basisstation 18 bereitgestellte
Schaltungskonfiguration derart, dass sie die Leistung von System 10 durch
das Ermöglichen
lediglich des wesentlichen Verkehrs für den Transport zwischen CPE-Einheiten 14 und
Basisstationseinheiten 18 erhöht; Datenpakete werden gefiltert
oder basierend auf ihren Herkunfts- und/oder Zieladressen ohne ein
Eingreifen der dazwischen liegenden Basisstationseinheiten 18 weitergeleitet,
d. h. es handelt sich um ein verteiltes Schalten. Ferner implementieren
wie in einem Ethernet-System CPE-Einheit 14 und Basisstationseinheit 18 bevorzugt
das Dynamic Host Control Protocol (DHCP), ein Protokoll, das von
CPE-Einheit 14 und Basisstationseinheit 18 befolgt
wird, um dynamisch die physikalische Adresse der Hardware einer
niedrigen Schicht, die der Internet-Protokoll-Adresse (IP-Adresse)
einer hohen Schicht von Host-Computern 12, die CPE-Einheit 14 zugeordnet
sind, festzustellen.
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Insbesondere
beginnt eine CPE-Einheit, wenn sie in Betrieb genommen wird, durch
die Verwendung ihrer Transceiver nach Signalen von Basisstationseinheiten 18 zu
suchen. Wenn CPE-Einheit 14 ein Signal einer Basisstationseinheit 18 von
ausreichend guter Qualität
detektiert, dann registriert sich CPE-Einheit 14 an Basisstationseinheit 18.
Basisstationseinheit 18 verwendet einen Authentifizierungsserver
innerhalb von Netz 20, um zu bestimmen, ob CPE-Einheit 14 zugelassen
wird und wie viele Host-Computer 12 CPE-Einheit 14 zugeordnet
werden können.
Basisstationseinheit 18 verweigert oder bestätigt dann
CPE-Einheit 14 die erlaubte Anzahl von Host-Computern 12.
Bei dem Registrieren an einer der Basisstationseinheiten 18 tritt
CPE-Einheit 14 in eine Lernphase ein, wobei CPE-Einheit 14 dazu
dient, die Adresse der Schicht 3 und die physikalische Adresse der
Ethernet-Schicht durch das Überwachen
des Verkehrs zu lernen. Der überwachte
Verkehr ist der von einem Host-Computer 12, der eine Adresse
der Schicht 3 von einem Server in dem Datenkommunikationsnetz, d.
h. LAN 13, anfordert, sowie derjenige der Antwort von dem
Server, die bevorzugt in DHCP ist.
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Bei
dem Überwachen
des Verkehrs erzeugt CPE-Einheit 14 eine Tabelle der zugeordneten
Host-Computer der Schicht 3, IP-Adresse und der assoziierten physikalischen
Adresse der Ethernet-Network-Hardware der unteren Schicht. Bei dem
Erstellen dieser Tabelle ist CPE-Einheit 14 in der Lage,
sicherzustellen, dass keine Nachrichten über die Luftverbindung an Basisstationseinheiten 18 übertragen
werden, die einen Adresszielort der Schicht 3 aufweisen, der einem
Host-Computer 12 entspricht, der bereits über die
LAN 13-Schnittstelle CPE-Einheit 14 zugeordnet ist. Genau
wie CPE-Einheit 14 dient Basisstationseinheit 18 dazu,
dass Verkehr überwacht
wird und eine Tabelle der Host-Computer der Schicht 3, IP-Adressen,
der assoziierten physikalischen Adresse der Netzwerk-Hardware und
der assoziierten Over-the-Air-Hardware-Adresse von CPE-Einheit 14 erstellt
wird. Bei dem Erstellen dieser Tabelle ist Basisstationseinheit 18 in
der Lage, sicherzustellen, dass sie keine Nachrichten über die
Luftverbindung übertragen
wird, wenn die Nachricht einen Adress-Zielort der Schicht 3 einschließt, der
sich nicht in der Adresstabelle des Basisstationseinheit 18 befindet.
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Wie
in einem Ethernet-System implementieren CPE-Einheit 14 und
Basisstationseinheit 18 ferner bevorzugt Address Resolution
Protocol (ARP), ein Protokoll, das von Endgeräten, Host-Computern und weiteren dem
Netz zugeordneten Computern verwendet wird, um dynamisch die physikalische
Adresse der Netzwerk-Hardware der unteren Schicht eines zugeordneten
Host-Computers 12 festzustellen, welche der assoziierten
IP-Adresse des Host-Computers 12 entspricht.
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Allerdings
stellt, anders als bei herkömmlichen
Ethernet-Systemen, das ortsfeste System mit drahtlosem Zugriff 10 einen
ARP-Proxy bereit, wobei eine der Basisstationseinheiten 18 die
an einen einer CPE-Einheit 14 zugeordneten Host-Computer 12 gerichteten
ARP-Anforderungen beantworten kann. Durch das Funktionieren im Auftrag
einer CPE-Einheit 14 akzeptiert die dazwischen liegende
Basisstationseinheit 18 die Verantwortung für das geroutete
Datenpaket und kann darauf antworten, z. B. kann Basisstationseinheit 18 die eigentliche
Ethernet-MAC-Adresse
von CPE-Einheit 14 zurücksenden.
Selbstverständlich
können
andere und/oder zusätzliche
Proxyprotokolle verwendet werden, ohne dass vom Wesen oder Schutzumfang
der Erfindung abgewichen wird. Unter Verwendung eines ARP und ARP-Proxy
kann die Kanalkapazität
aufrechterhalten und die Effizienz des Systems 10 erhöht werden,
d. h. das Senden von Verkehr über
die Luft wird verringert. Zusätzlich überwacht
CPE-Einheit 14 Datenverkehr des/der Host-Computer 12,
die CPE-Einheit 14 zugeordnet sind. Falls der Verkehr für einen
anderen Host-Computer 12 bestimmt ist, der auch CPE-Einheit 14 zugeordnet
ist, dann überträgt CPE-Einheit 14 diesen
Verkehr nicht an Basisstationseinheit 18, wodurch Kanalkapazität aufrechterhalten
und die Effizienz von System 10 erhöht werden kann.
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CPE-Einheit 14 inkorporiert
bevorzugt eine Roaming-Funktion, die es der CPE-Einheit 14 ermöglicht, von
einem Gebäude
innerhalb des Bereichs einer Basisstationseinheit zu einem Gebäude innerhalb
des Bereichs einer anderen bewegt zu werden, oder Basisstationen 18 zu
schalten, falls eine davon ausgeschaltet werden sollte. CPE-Einheit 14 überwacht
die Qualität
sämtlicher
Signale von Basisstationseinheiten 18 und registriert sich
an verschiedenen Basisstationseinheiten 18, wenn das Signal
der aktuellen Basisstationseinheit 18 unter das einer anderen
Basisstationseinheit 18 sinkt. Wie bei der ursprünglichen
Basisstationseinheit 18 registriert sich CPE-Einheit 14 bei
Auftreten einer Veränderung
an der neuen Basisstationseinheit 18 und übermittelt
zusätzlich
die Adresse der Schicht 3 sowie die physikalische Adresse der Ethernet-Schicht
derjenigen Host-Computer 12, die mit CPE-Einheit 14 verbunden
sind, an die neue Basisstationseinheit 18, um eine korrekte
Synchronisierung der Tabellen zwischen CPE-Einheit und der neuen
Basisstationseinheit 18 zu ermöglichen. Die neue Basisstation 18 führt dann
kostenlose ARPs durch, um eine Aktualisierung der Tabelle der vorherigen
Basisstationseinheit 18 zu bewirken, um den Prozess des
korrekten Schaltens von Verkehr an CPE-Einheit 14 für deren
assoziierte Host-Computer 12 der
Basisstationseinheiten 18 zu beschleunigen.
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Außerdem kann
ein Host-Computer 12 von einer CPE-Einheit 14 getrennt
und einer anderen CPE-Einheit 14 zugeordnet werden. Die
neue CPE-Einheit 14 ist dann in der Lage, über den
Verkehr zu überwachen, dass
ein weiterer Host-Computer 12 auf seiner LAN-13-Schnittstelle
aktiv ist. Die neue CPE-Einheit 14 führt anschließend eine
Registrierung mit dem hinzugefügten
Host-Computer 12 durch, wodurch die Adresse der Schicht
3 sowie die physikalischen Adresse der Ethernet-Schicht des hinzugefügten Host-Computers 12 seiner
Tabelle hinzufügt
werden. Die mit der neuen CPE-Einheit 14 assoziierte Basisstationseinheit 18 erkennt dann,
dass ein neuer Host-Computer 12 hinzugefügt wurde
und dient dazu, einen neuen Eintrag in der Adresstabelle der Basisstationseinheit
für den
neuen Host-Computer 12 zu erstellen. Basisstationseinheit 18 führt zusätzlich eine
kostenlose ARP durch, um weitere Basisstationseinheiten 18 zu
aktualisieren.
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II. Übertragung
von Systemdaten
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Das
ortsfeste System mit drahtlosem Zugriff 10 wird bevorzugt
in dem Frequenzbereich des Instructional Television Fixed Service/Multipoint
Distribution Service (ITFS/MDS) von 2,5–2,686 GHz verwendet. Die FCC
lizenziert diese Frequenzen als 31 Kanäle, jeder davon mit einer Bandbreite
von 6 MHz für
eine digitale Zweiwege-Kommunikation. In einer kürzlich herausgegebenen Anweisung
hat die FCC festgelegt, dass Kanallizenzen als eine Pauschallizenz
ausgestellt werden, wodurch die Notwendigkeit für den jeweiligen Benutzer des
Registrierens seiner CPE-Einheit 14 sowie die Notwendigkeit,
dass jede Basisstationseinheit 18 individuell registriert
wird, entfallen.
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Wie
oben angegeben ist System 10 bevorzugt ein zelluläres System 30,
wobei jede Zelle 32 in dem System in einen oder mehr als
einen Sektor 34 aufgeteilt ist. Ein Kanal von 6 MHz kann
verwendet werden, um ein komplettes System durch Verwenden einer
Kombination aus der Wiederverwendung von zellulären Frequenzen und einem Zeitmultiplexverfahren
zu unterstützen.
Alternativ können
mehr als ein Kanal von 6 MHz verwendet werden; das Hinzufügen von
mehr Kanälen
erhöht
die Kapazität
von System 10 für
die Kapazität
der Funkfrequenzkommunikation sowie den Durchsatz.
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Ein
bevorzugtes System 10, wie in 4 gezeigt,
verwendet ein zelluläres
System 30, wobei jede Zelle 32 in sechs Sektoren 34 geteilt
ist und mit sechs Kanälen
ausgestattet ist, so dass ein Sektor 34 die gesamte Zeit über einen
Kanal nutzen kann. In dieser bevorzugten Konfiguration stellt System 10 ein
Wiederverwendungsmuster von 1:1, eine Übertragungsgeschwindigkeit
von 9 Mbps pro Sektor (54 Mbps pro Zelle) sowie eine Datendurchsatzgeschwindigkeit
von 3 Mbps pro Sektor (18 Mbps pro Zelle) bereit. Das bevorzugte
System 10 ist in der Lage, ungefähr 300 gleichzeitig aktive
Benutzer pro Sektor (1800 pro Zelle) und ungefähr 1000–1500 Teilnehmer pro Sektor
(6000–9000
pro Zelle) zu unterstützen.
Im Mindesten ist System 10 derart ausgestaltet, dass es
wenigstens 250 gleichzeitig aktive Benutzer pro Sektor unterstützt.
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Drahtlose
Systeme des Standes der Technik erfordern im Allgemeinen wenigstens
einen Ring aus Trennungszellen für
die Wiederverwendung einer Frequenz. Zum Beispiel kann Bezug genommen
werden auf den Stand der Technik in 5, wobei
drei Frequenzen innerhalb der Zellen 32, wie durch die
drei unterschiedlichen Schattierungen angezeigt, verwendet werden.
In der Konfiguration von 5 wird das zelluläre System dahingehend
betrieben, dass jede Zelle, welche denselben Kanalsatz teilt, durch
wenigstens eine Zelle 32 abgetrennt ist, um die Interferenz
zu minimieren, während
dieselben Frequenzen in einem weiteren Teil des Systems verwendet
werden können.
In einem weiteren drathlosen System des Standes der Technik wird
Time Division Multiple Access (TDMA) verwendet, um die Frequenzinterferenz
zwischen Zellen zu verringern. Es wird zum Beispiel Bezug genommen
auf den Stand der Technik in 6, wo jede
Zelle 32 in Sektoren 34 unterteilt ist, wobei
jeder Sektor 34 seinen eigenen Frequenzkanal aufweist und
die Kanäle
in der nächstgelegenen
Zelle 32 wiederholt werden. Um die Wiederverwendung dieser
Frequenz zu ermöglichen,
wird TDMA verwendet, um jedem Benutzer einen eindeutigen Zeitslot
in dem Kanal zuzuordnen. Somit überträgt in der
untersten Zelle 32, Sektor 1, ein Benutzer gemäß dem angegebenen
abgestuften Zeitsignal in der rechts daneben liegenden Zelle 32,
d. h. nachdem die unterste Zelle 32 überträgt, und in der daneben liegenden
obersten Zelle 32 überträgt ein Benutzer
gemäß dem angegebenen
abgestuften Zeitsignal, d. h. nachdem die rechts daneben liegende Zelle 32 überträgt, und
so weiter, so dass jeder Sektor 1 in jeder Zelle zu einem anderen
Zeitpunkt überträgt. Allerdings
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung durch die Verwendung von Quadrature Phase-Shift Keying (QPSK)
und dem verringerten Durchmesser jeder Zelle, wie weiter unten beschrieben,
weder eine Trennung von Zellen 32 noch TDMA zwischen Zellen
benötigt,
siehe 7.
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In
alternativen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann jede Zelle 32 mit drei
Sektoren 34 ausgestattet werden, wobei das Time Division
Multiplex Verfahren, das innerhalb dieser Zelle angewendet wird,
auf einem Muster aus zwei Zellen (sechs Sektoren) basiert. Wenn
das Muster mit zwei Zellen mit einem einzigen 6 MHz-Kanal ausgestattet
ist, dann tritt eine Übertragung
nach einem Sechstel der Zeit in jedem Sektor auf, wenn das Muster
mit zwei Zellen mit zwei 6 MHz Kanälen ausgestattet ist, dann
tritt die Übertragung nach
einem Drittel der Zeit in jedem Sektor auf, und wenn das Muster
mit zwei Zellen mit drei 6 MHz-Kanälen ausgestattet ist, dann
tritt die Übertragung
jeweils nach der Hälfte
der Zeit auf. Sich verändernde
Zellen- und Sektormuster wirken sich selbstverständlich auf die Übertragungsgeschwindigkeiten,
die Datendurchsatzgeschwindigkeiten sowie die Anzahl der Benutzer,
die von System 10 unterstützt werden können, aus.
Allerdings ermöglicht
die Möglichkeit
zur Zeitaufteilung z. B. 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:6, etc. die Verwendung
eines Systems 10 mit einer geringen Anzahl von Frequenzen
für ein
bestimmtes, zu versorgendes Gebiet. Es gilt zu beachten, dass andere
Zell-, Sektor- und Kanalkonfigurationen innerhalb von System 10 verwendet
werden können, ohne
dass vom Wesen oder Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird.
Jedoch gilt auch zu beachten, dass das Erhöhen der Anzahl von Sektoren
die Gesamtkosten von Basisstationseinheit 18 durch Erhöhen der Anzahl
von separaten Antennen erhöht,
die dann für
jede Basisstationseinheit 18 erforderlich sind.
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Ungeachtet
der exakten zellulären
Ausführung
und des intrazellulären
Time Division Mulitplex Arbeitszyklus verwendet jeder Sektor 34 bevorzugt
seinen bereitgestellten Kanal für
Datenpaketübertragungen
für Frames
genannte Zeitstufen. System 10 verwendet bevorzugt Time
Division Duplex (TDD), um Zweiwege-Kommunikation in jedem Sektor 34 zu
unterstützen.
Jeder Frame ist in zwei Hauptteile unterteilt, eine Downlink-Übertragungszeit
und eine Uplink-Übertragungszeit.
Die Downlink-Übertragungszeit
sorgt bevorzugt dafür,
dass Basiseinheit 18 in einem aus einer Vielzahl von Downlink-Kanalslots 100,
siehe 8, überträgt. Genauso
sorgt die Uplink-Übertragungszeit
bevorzugt dafür,
dass CPE-Einheit 14 in einem aus einer Vielzahl von Uplink-Kanalslots 102 überträgt. Es besteht
bevorzugt ein variables Verhältnis
von Downlink-Kanalslots 100 zu Uplink-Kanalslots 102,
um eine Anpassung von Systemdatendurchsatzgeschwindigkeiten des
bestimmten Typs von Kommunikationsverkehr zu ermöglichen. Das Verhältnis besteht
bevorzugt in einem konfigurierbaren Parameter, kann jedoch während des
Betriebs verändert
werden.
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Jeder
Downlink- und Uplink-Kanalslot enthält bevorzugt die Übertragung
eines einzelnen OFDM-Signals, das ein Datenpaket enthält (OFDM
ist für
das digitale Spreizspektrum bevorzugt, weil das digitale Spreizspektrum
keine ausreichende Leistung für
jedes Symbol, das über
die gesamte Frequenz hinweg übertragen wird,
bereitstellt; das Erhöhen
der Leistung, um längere Übertragungsentfernungen
zu unterstützen,
führt zu einem
Splattering der Leistung des Signals unterhalb der zugeordneten
Bandbreite). Das Timing der Frame-Gesamtdauer kann bevorzugt auf
eine bevorzugte Standard-Zeitlänge
konfiguriert werden. Allerdings kann die Dauer jedes Frames in der
Länge von
einem Frame zu dem nächsten
variieren und kann zwischen Zellen und Sektoren variieren. Es gilt
zu beachten, dass für
das Bereitstellen einer Signalisierung und einer Zeit-/Frequenzreferenz
für den
Uplink-Betrieb der
Downlink eines bestimmten Sektors 34 bevorzugt für die Dauer
der Downlink-Übertragungszeit überträgt, auch
wenn keine Daten auf dem Downlink für einen bestimmten Frame oder
einen Abschnitt eines Frames gesendet werden.
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Unter
Bezugnahme auf 8 enthält jede Downlink-Übertragung
bevorzugt ein Downlink-Nachrichtenpaket 104, das einen
kontinuierliche Bytestream umfasst, der von Host-Computer 12 oder
Netz 19 generiert wurde. Jeder Bytestream beginnt und endet
mit einem Flag 106, z. B. 1 oder 2 Bytes, um den Anfang
und das Ende des Nachrichtenpakets zu markieren. Zwischen Flags 106 schließt jeder
Bytestream bevorzugt eine Zieladresse 108 von 4 Byte ein,
ein Längen-/Typenfeld 110 von
2 Byte, bis zu 2 k Datenbytes 112 sowie einen zyklischen
Redundanzcode (CRC) 114 von 4 Byte, der das Adressfeld 108,
das Längen/Typenfeld 110 sowie die
Daten 112 abdeckt.
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Zusätzlich ist
der Downlink-Übertragungsbereich
unter Verwendung eines Luftverbindungs-MAC-Protokolls in einem Frame
enthalten und enthält
bevorzugt ein Frame Header Field (FH) 116 sowie eine Vielzahl von
Uplink-Kanal-Statusfeldern (UCS) 118, wobei die UCS-Felder 118 in
Intervallen mit einer Downlink-Slotzeit in der Downlink-Übertragung
auftauchen. Außerdem
beginnt jedes Downlink-OFDM-Symbol
mit einem Flag einer Symbolabfolge aus acht Bits 119 (SSF),
das angibt, ob ein Downlink-Symbol ein Frame Header Field 116 enthält. Somit
enthält
jedes OFDM-Symbol ein Datenpaket sowie Information für das Unterstützen der
Detektion, die ausreichend für
das Demodulieren des Symbols ist; unterschiedliche OFDM-Symbole, die bekannte, feststehende
Informationen für
das Training enthalten, d. h. Daten, die in dem Symbol enthalten
sind, um dem Empfänger
zu ermöglichen,
eine Übertragung
zu erfassen und an dieser teilzunehmen, werden nicht verwendet.
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Frame
Header Field 116 enthält
die Over-the-Air-Adresse der Basisstationseinheit 18 und
weitere Informationen, die spezifisch für die gegebene Basisstationseinheit 18 für den Gesamtbetrieb
von Basisstationseinheit und CPE-Einheit(en) 14 sind, welche
die gegebene Basisstationseinheit 18 verwenden. Die bevorzugte Konfiguration
des Frame Header Field 116 stellt insgesamt acht Bytes
bereit, einschließlich:
(1) mehrere Flags (jeweils 1 Bit) für den Anfang eines Superframe,
das Ende eines Superframe; sowie ein Leerlaufsymbol; (2) System-Identifikator,
4 Bits; (3) Übertragungs-Leistungsniveau,
4 Bits; (4) Adresse der Basisstationseinheit des Sektors/der Zelle,
4 Bytes; (5) eine Abweichungszahl, welche die Anzahl von OFDM-Symbolen in dem Downlink-Abschnitt
des Frames angibt, 4 Bits; (6) Wiederverwendungsfaktor des Time
Division Multiplexing (z. B. 1:1, 1:2, 1:3, etc.), 4 Bits; und (7)
zyklischer Redundanzcode (CRC), 1 Byte.
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Uplink-Kanalstatus
(UCS)-Feld 118 enthält
Information darüber,
ob ein Uplink-Kanalslot 102 verwendet
wird. Somit existiert ein UCS-Feld 118 in jedem der ersten „n" Downlink-OFDM-Symbole,
wobei „n" die Anzahl der Uplink-Slots
in dem Frame ist. Wird Slot 102 verwendet, dann enthält UCS 118 Folgendes:
(1) die Over-the-Air-Adresse
von CPE-Einheit 14, welche den spezifischen Uplink-Kanalslot 102 verwendet;
(2) ob Uplink-Kanalslot 102 belegt ist, und für welche
CPE-Einheit 14; und (3) weitere einschlägige Information zur Steuerung
des gegebenen Uplink-Kanalslots 102.
Eine bevorzugte Konfiguration von UCS-Feld 118 stellt insgesamt
sechs Byte bereit, die Folgendes einschließen: (1) mobile Adresse 4 Bytes;
(2) verwendeter Slot, 1 Bit; (3) Ack, 1 Bit; (4) Vorbelegung, 1
Bit; (5) belegt, 2 Bits; (6) Dienstqualität (QoS), 3 Bits; und (7) zyklischer
Redundanzcode (CRC), 1 Byte.
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Die
Adresse des Mobiltelefons von UCS-Feld 118 bezieht sich
im Allgemeinen auf die CPE-Einheit 14, welche den bestimmten
Slot 102 in dem vorangehenden Frame verwendet hat. Allerdings
kann sie sich auf eine CPE-Einheit 14 beziehen, welche
Slot 102 in dem Uplink-Übertragungsabschnitt
des aktuellen/nächsten Frame
verwenden wird, jedoch vorher Slot 102 nicht verwendet
haben kann. „Slot
in Verwendung" bezieht
sich darauf, ob der gegebene Slot 102 für einen wahlfreien Zugriff
in dem Übertragungsabschnitt
der CPE-Einheit 14 des aktuellen Frames verfügbar ist. „Ack" bezieht sich auf
die Ergebnisse der Uplink-Übertragung
in dem gegebenen Slot 102 in dem vorhergehenden Frame.
Eine CPE-Einheit 14 muss jeden nicht korrekten Block vor
dem Übertragen
eines neuen Blocks erneut übertragen. „Vorbelegt" bedeutet, dass Slot 102 für eine „neue" CPE-Einheit 14 in
dem Übertragungsabschnitt
des nächsten
Frames reserviert ist. Die „Reserve-Bits" werden nicht verwendet. „Dienstqualität" (QoS) bezieht sich
auf die Priorität
von Slot 102 in dem Übertragungsabschnitt
des aktuellen Frame von CPE-Einheit, d. h. nur Benutzer von festgelegter
oder höherer
Priorität
können Bursts
mit wahlfreiem Zugriff in dem gegebenen Slot 102 in dem
Uplink-Übertragungsabschnitt
des aktuellen Frames übertragen.
Der CRC ist dasselbe Polynom, das in dem Frame Header Field 116 verwendet
wird und erstreckt sich auf sämtliche
weiteren Felder in dem UCS-Feld 118.
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Der
Downlink stellt Media Access Control (MAC) durch CPE-Einheit(en) 14 für die Übertragung
auf dem Uplink über
ein UCS-Feld 118 bereit. Der durch den Downlink bereitgestellte
MAC verwendet bevorzugt ein Luftverbindungs-MAC-Protokoll. Dieser
MAC dient bevorzugt als ein mit Slots versehener ALOHA-Medien-Zugriff,
der Benutzer mit einem On-Demand-Zugriff auf die Luftverbindung
zwischen CPE-Einheit 14 und Basisstationseinheit 18 versieht,
mit implizierter Reservierung eines zusätzlichen Slots für eine erweiterte Übertragung
von Nachrichten von einer CPE-Einheit 14.
Dienstqualität
(QoS) wird bevorzugt in UCS-Feldern 118 bereitgestellt,
um die Dienste, auf die zugegriffen werden kann, zu steuern.
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Der
Bytestream wird für
die Übertragung
durch CPE-Einheit 14 oder Basisstationseinheit 18 durch
die untere Schicht des Blockdiagrams in 9 festgelegt.
Wie gezeigt, unterliegt der Bytestream zunächst einer Vorwärtsfehlerkorrektur-Coding,
wie von einem Reed/Solomon-Blockcodierer 40 sowie einem
Faltungscodierer 42 bereitgestellt. Reed/Solomon-Blockcodierer 40 dient
dazu, Bytes von Reed/Solomon-Parität, z. B. zehn Paritätsbytes,
zu dem Bytestream, in dem eine bestimmte Anzahl von Bytefehlern,
z. B. fünf
Bytefehler, korrigiert werden kann. hinzuzufügen. Nach dem Reed-/Solomon-Blockcodierer 40 wird
der Bytestream nach Art eines seriellen Bitstreams auf Faltungscodierer 42 angewendet.
Faltungscodierer 42 ist bevorzugt ein Faltungscodierer
mit halber Geschwindigkeit, der dazu dient, zu dem Bitstream Redundanz
hinzuzufügen.
Es gilt zu beachten, dass das Reed/Solomon-Codewort bevorzugt in
Faltungscodierer 42 mit einer erforderlichen Länge von
7, einer Tiefe von 35 sowie einer Coderate von 0,5 eingegeben wird.
Selbstverständlich
können
weitere erforderliche Längen
und Coderaten verwendet werden.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist der Bytestream mit dem Reed-/Solomon-Blockcodierer 40 sowie Faltungscodierer
mit halber Geschwindigkeit 42 codiert, um 672 Träger zu verwenden.
Insbesondere werden diese 672 Träger,
die Dateninformation tragen, mit zwei Bits moduliert, die 1344 Datenbits
bereitstellen, die pro Symbol übertragen
werden. Diese 1344 Datenbits sind mit der halben Geschwindigkeit
faltungscodiert für
Zufallsfehler, von denen 672 Datenbits bleiben, wenn sie empfangen
und durch den Empfänger
faltungscodiert wurden. Die 672 Bits umfassen 84 Datenbytes, die
in 74 Bytes von Nutzlastdaten aufgeteilt, die übertragen werden sollen, sowie
10 Bytes für
Fehlerkorrektur unter Verwendung von Reed-/Solomon-Codierung. Wenn
die 84 Datenbytes empfangen wurden, wird Reed-/Solomon-Decodierungsfehlerkorrektur
durchgeführt (wie
unten beschrieben), um bis zu fünf
Datenbytes, die fehlerhaft sein können, zu korrigieren, was empfangene
Burst-Fehler korrigiert.
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Der
den Faltungscodierer 42 verlassende Bitstream wird für einen
Signal Mapper 44 bereitgestellt, der bevorzugt Interleaver-Block 46 und „Bits in
QPSK-Symbole"-Block 48 umfasst.
Signal Mapper 44 dient dazu, die Ausgabebits von Faltungscodierer
mit einer spezifischen Spannweite und einer Tiefe, zum Beispiel
jeweils 32 und 42, auszugeben. Die Bitwerte von 1/0 werden dann
als –1/1
codiert und nicht modulierte Dibits, z. B. drei nicht modulierte
Dibits (0,0), werden anschließend
in der Mitte der Bitsequenz eingeführt, um eine Gesamtsequenz
von 675-Informationsdibits zu bilden, wobei jedes ein Quadrature
Phase-Shift Keying (QPSK)-Subsymbol moduliert. Das Ausnullen oder
Nicht-Modulieren der mittleren drei Träger führt dazu, dass die Notwendigkeit,
einen DC sowie Inhalt von niedriger Frequenz in dem modulierten
Signal aufrechtzuerhalten, wegfällt,
was die Ausgestaltungsbedingungen sowie die Implementierung eines
Senders und Empfängers vereinfacht.
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Die
Verwendung der QPSK-Modulation auf den Informationsträgern sorgt
für ein
optimiertes zelluläres System.
Insbesondere sorgt die Verwendung der QPSK-Modulation auf den Trägern für ein optimales
Träger-Interferenz-Verhältnis für eine bestimmte
Datendurchsatzgeschwindigkeit. Dieses optimale Träger-Interferenzverhältnis sorgt
für eine
Art der Verwendung in den Zellen, die ein Frequenz-Wiederverwendungsmuster von
1:1 verwendet. Dies ermöglicht
es, dass jede Zelle dieselben sechs Frequenzen in einer Zelle mit
sechs Sektoren verwendet. Modulationen höherer Ordnung erfordern ein
größeres Träger-Interferenz-Verhältnis, weshalb
mehr, d. h. drei Mal mehr Frequenzen, als ein QPSK-moduliertes System
erforderlich sind.
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Für eine weitere
Erklärung
wird Bezug genommen auf 10, die
ein Diagramm darstellt, das die Interferenz für ein Wiederholungsmuster von
1:1 einer Zelle, die sechs 60° Sektoren
mit einer Verschiebung von 30° aufweist,
wobei die Distanz von 1 sich auf einen Scheitel eines Sektors, R,
bezieht, zeigt. In diesem Diagramm ist Standort X der Hauptübertragungsstandort.
Die Teilnehmer, mit denen eine Interferenz eintreten würde, sind
A, B und C. Die Standorte, bei denen eine Interferenz eintreten
würde,
wären T
und U. Die Zellen unterhalb und rechts von T und U würden auch
zu der Interferenz hinzugefügt
werden, jedoch zu einem weitaus geringeren Grad als T und U. Die
Interferenzniveaus sind dann wie folgt (A 1/R4 Ausbreitungsverlustfaktor wird
für die
folgende Analyse verwendet):
- 1. für „A" würde eine
Interferenz mit T und U eintreten. Das Interferenzniveau liegt bei
ungefähr –14,84 dB.
- 2. für „B" würde eine
Interferenz mit T und U eintreten. Das Interferenzniveau liegt bei
ungefähr –14,84 dB.
- 3. für „C" würde eine
Interferenz mit T und U eintreten. Das Interferenzniveau liegt bei
ungefähr –13,9 dB.
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Zusätzliche
2 bis 4 dB Schutz sind verfügbar,
wenn die Strahlungsmuster der Richtungsantennen berücksichtigt
werden.
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Die
Signalisierung von OFDM unter Verwendung von QPSK erfordert lediglich
einen Schutz von SNR (Signal-Rauschen-Verhältnis) von 5 dB, um eine 10
–6 Bitfehlerrate
(BER) zu erreichen. Die Zelle mit sechs Sektoren stellt wenigstens
zusätzliche
8 dB Interferenzschutz bereit. Modulationen höherer Ordnung erfordern ein höheres SNR
im Vergleich zu QPSK für
dieselbe Symbolfehlerrate. Die folgende Tabelle zeigt die Modulationsebene
und den zusätzlichen
Schutz, der für
die Modulationen höherer
Ordnung bezüglich
QPSK erfoderlich ist.
| Modulation | Bits/sec/Hz | Übetragungs-Geschwindigkeit | zusätzlicher
erforderlicher Schutz | Wiederverwendung | Eff |
| BPSK | 1 | 2,5
Mbps | 0,0
dB | 1:1 | 0,50 |
| QPSK | 2 | 5
Mbps | 0,0
dB | 1:1 | 1,00 |
| 16
QAM | 4 | 10
Mbps | 7,0
dB | 3:1 | 0,66 |
| 64
QAM | 6 | 15
Mbps | 13,2
dB | 5:1 | 0,60 |
| 256
QAM | 8 | 20
Mbps | 19,3
dB | 7:1 | 0,57 |
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Die Übertragungsgeschwindigkeit
ist ein Beispiel für
eine Übertragungsgeschwindigkeit
für den
Vergleich zwischen den Modulationen. Der hinzugefügte Schutz
ist die zusätzliche
Menge von SNR, die für
die höhere
Modulation erforderlich ist, um denselben Fehler in der Symbolrate
wie die QPSK zu erreichen. Dieser hinzugefügte Schutz gilt für die Interferenz
von Co-Kanal-Standorten.
Die hinzugefügten
Schutzebenen, die erforderlich sind, sind nahe der verfügbaren Grenze
von einem Zellmuster von 1:1 mit sechs Sektoren, wie vorher beschrieben.
Der Wiederverwendungsfaktor ist die Anzahl der Kanalsätze, die
erforderlich ist, um ein Wiederverwendungsmuster zu erstellen, das
in der Lage ist, den erforderlichen Schutz bereitzustellen. Die
Faustregel besagt, dass für
jede Verdopplung der Modulationsordnung eine Erhöhung über 3 dB für den zusätzlichen Schutz benötigt wird.
Diese Erhöhung
von 3 dB Leistung führt
zu einer Erhöhung
der Entfernung der Ausbreitung, was dazu führt, dass es nicht möglich ist,
ein Eins-zu-Eins-Frequenz-Wiederverwendungsverhältnis zwischen
nebeneinander liegenden Zellen zu erreichen.
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Ein
Effizienzfaktor kann anschließend
als Bits/Sek/Hz/Fläche
in Bezug auf die QPSK berechnet werden. Die vorliegende Erfindung
maximiert diesen Effizienzfaktor, um ein in höchstem Maße effizientes zelluläres System
für ein
ortsfestes drahtloses OFDM-MAN zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung
erkennt an, dass Modulationen höherer
Ordnung einen geringeren Effizienzfaktor aufweisen, wenn ein zelluläres Netz
im Gesamten betrachtet wird. Aus diesem Grund ist QPSK die optimale
Modulation für
ein in Zellen aufgeteiltes System, das eine geringe Menge des Spektrums über einen
bestimmten Bereich in einem zellulären Netz verwendet. Es gilt
auch zu beachten, dass Modulationen höherer Ordnung aufgrund der
Multipath-Bedingungen
Signalebenen für
höhere
Fading-Spannen benötigen.
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Anschließend wird
die Erläuterung
der Signalbestimmung fortgesetzt und unter erneuter Bezugnahme auf 9 eine
Modulation, bevorzugt eine Orthogonal Frequency Division Modulation
(OFDM) 50, mit den den Signal-Mapper 44 verlassenden
QPSK-Subsymbolen durchgeführt.
OFDM 50 schließt,
wie in 9 angegeben, bevorzugt die folgenden Schritte
ein. Zunächst
werden Pilot-Subsymbole
mit dem modulierenden Dibit-Wert (1,1) gleichmäßig auf die Informationsdibits
verteilt eingeführt,
nicht modulierte Guard-Subsymbole werden oben und unten bei dem
Kanal von 6 MHz eingeführt,
und Out-of-Band-Subsymbole werden hinzugefügt, um eine erwünschte Sequenz-Gesamtlänge der
Subsymbole, z. B. 1024 Subsymbole pro OFDM-Symbol, siehe Block 52,
herzustellen. Anschließend
wird ein Sign-Bit-Randomizer auf die Subsymbole angewendet, siehe
Block 54. Insbesondere wird die Sequenz der Subsymbole
bevorzugt mit einer Pseudozufalls-Rauschen (PRN) Sequenz multipliziert,
um die auf die nicht zufällige
Natur der Daten+Pilot+Guard+Out-of-Band-Subsymbole zurückzuführenden
Amplitudenspitzen zu eliminieren.
-
Der
nächste
Schritt bei der OFDM umfasst bevorzugt das Durchführen einer
inversen Fast-Fourrier-Transformation mit den nun randomisierten
Subsymbolsequenzen, siehe Block 56. Nach der Durchführung der
Transformation wird ein zyklisches Präfix/Postfix an dem Anfang des
Downlinksymbols eingefügt,
siehe Block 58. Mit nun abgeschlossener Modulation wird
die digitale Sequenz bevorzugt an einen Filter mit geringer Durchlässigkeit
geleitet und gegebenenfalls auf eine höhere Fequenzrate für die Eingabe
an einen Digital-Analog-Wandler hochgerechnet, siehe Block 60.
Schließlich
wird die Sequenz an einen Digital-Analog-Wandler 62 geleitet
und von der CPE-Einheit 14 oder Basisstationseinheit 18 über eine
analoge Funkschaltungsanordnung übertragen.
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OFDM
dient wenigstens teilweise dazu, die Auswirkungen von Multipath,
z. B. konstruktive und destruktive Interferenz und Phasenverschiebung
des Signals, zu bekämpfen.
Multipath ist ein Ausbreitungsphänomen,
das dazu führt,
dass Funksignale eine Empfangsantenne durch zwei oder mehr Pfade
erreichen.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 8 enthält jede Uplink-Übertragung
bevorzugt ein Uplink-Nachrichtenpaket 120, das einen kontiniuerlichen
Bytestream umfasst, der von einem Computer 12 oder einem
Netz 19 generiert wurde. Jeder Bytestream schließt bevorzugt
eine Zieladresse 122 von 4 Byte, eine Herkunftsadresse 124 von
4 Byte, ein Längen-/Typenfeld 126 von
2 Byte, 60 Datenbytes 128 sowie einen zyklischen Redundanzcode
(CRC) 130 von 32 Bit, der beide Adressfelder 122 und 124,
das Längen/Typenfeld 126 sowie die
Daten 128 abdeckt, ein. Es gilt zu beachten, dass bei einer
Uplink-Übertragung
das Nachrichtenpaket 120 nicht in Frames unterteilt ist,
wie etwa bei der Downlink-Übertragung,
jedoch eine feste Anzahl z. B. sechs, der Uplink-Kanalslots 102 erwartet
werden. System 10 kann derart konfiguriert sein, dass jede
bestimmte CPE-Einheit 14 in nur einem Uplink-Kanalslot 102 eines
bestimmten Frames übertragen
kann. Allerdings kann System 10 alternativ dahingehend
konfiguriert sein, dass es möglich
ist, eine Vielzahl von Uplink-Nachrichten von einer einzigen CPE-Einheit 14 gleichzeitig
zu verarbeiten, bis hin zu der Anzahl von Uplink-Slots 102 pro Frame.
Somit kann eine einzelne, von der MAC-Schicht gesteuerte CPE-Einheit 14 ihren
Uplink-Durchsatz gegebenenfalls durch Verwenden von zwei oder mehr
als zwei Uplink-Slots 102 in jedem Frame bis zu der Gesamtzahl
der Uplink-Slots 102 in dem Frame erhöhen.
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Der
Bytestream wird für
den Empfang durch CPE-Einheit 14 oder Basisstationseinheit 18 durch
die untere Schicht des Blockdiagrams in 9 festgelegt.
Wie angegeben, wird ein analoges Signal von CPE-Einheit 14 oder
Basisstationseinheit 18 über eine analoge Funk-Schaltungsanordnung
empfangen. Das analoge Signal wird anschließend an einen Analog-Digital-Wandler 70 weitergereicht.
Die Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers wird abgetastet und als
Rückmeldung
innerhalb einer automatischen Gewinn-Steuerungsschleife bereitgestellt,
so dass der Analog-Digital-Wandler in einem linearen Betriebsfeld,
aufrechterhalten wird, siehe Block 72. Die Ausgabe von
Analog-Digital-Wandler wird ebenfalls an „digitalen LPF- und Dezimator"-Block 74 weitergereicht,
wobei die digitale Ausgabe in DSP verschoben wird, bevorzugt unter
Verwendung einer Field Programmable Gate Array (FPGA) oder eines
anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC)-Technologie,
und mit niedrigen Durchlass gefiltert wird. Das Signal liegt nun
in Form eines OFDM-Symbols vor.
-
Der
nächste,
mit dem OFDM-Symbol durchgeführte
Schritt für
das Vervollständigen
des Empfangs besteht darin, das zyklische Präfix und Postfix von dem OFDM-Symbol zu entfernen,
siehe Block 76. Anschließend wird eine Fast-Fourier-Transformation mit
dem empfangenen OFDM-Symbol durchgeführt, siehe Block 78.
Anschließend
wird ein Sign-Bit-De-Randomizer implementiert, siehe Block 80,
Das grobe Timing/die grobe Frequenz und das feine Timing/die feine
Frequenz des OFDM-Symbols werden jeweils durch Blöcke 82 und 84 bereitgestellt.
-
Das
grobe Timing wird bevorzugt durch das Korrelieren des zyklischen
Präfixes
eines bestimmten OFDM-Symbols mit dem Inhalt des Symbols erreicht.
Insbesondere ermöglicht
das zyklische Präfix,
das eine Wiederholung eines Abschnitts des Symbols ist, dem Empfänger, eine
Autokorrelationsfunktion durchzuführen, um zu bestimmen, wo der
zeitliche Anfang eines Symbols liegt, und zwar innerhalb mehrerer
Abtastungen. Der Empfänger
ist in der Lage, eine Detektion eines Symbols nach dem anderen durchzuführen, sobald
das grobe Timing durch das Überwachen
mehrerer Symbole erfasst wurde (diese Symbole müssen keinen festen Dateninhalt
aufweisen, Training-Symbole). Die grobe Frequenz wird bevorzugt
durch eine Pilot-Korrelation erfasst. Insbesondere führt der
Empfänger
basierend auf den Piloten eine Autokorrelation in der Frequenzdomäne aus, um
die Frequenz des Empfängerträgers zu
bestimmen.
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Das
feine Timing des OFDM-Symbols wird bevorzugt durch das Überprüfen der
Pilotenphase erreicht. Die Piloten werden zu einer bekannten Phase übertragen,
wodurch es dem Empfänger
ermöglicht
wird, diese bekannte Information zu verwenden, um zu bestimmen,
wo der Start eines Symbols genau vorliegt, mit einer Genauigkeit
von mehr als einem Bruchteil einer Abtastung. Die feine Frequenz
des OFDM-Symbols wird bevorzugt anhand des zyklischen Präfixes erfasst.
Das zyklische Präfix
wird verwendet, um die Frequenz des Trägers genau auf den Träger des
Senders abzustimmen. Sobald der Empfänger das grobe Timing und die feine
Frequenz erfasst hat, wird jedes OFDM-Symbol für das feine Timing und die
grobe Frequenz angepasst, was eine verbesserte Symbol-Detektion,
Empfang mit verbesserter Empfindlichkeit sowie verbesserte Fehlerleistung
durch den Empfänger
ermöglicht.
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Das
OFDM-Symbol wird anschließend
einer Demodulierung unterzogen, die Kanalausgleich über Pilotverarbeitung
einschließt,
siehe Block 86. Mit nun demoduliertem OFDM-Signal werden
Pilot-, Guard- und Out-of-Band-Subsymbole extrahiert und hinterlassen
eine Gesamtsequenz von Informationsdibits, wobei jedes davon ein
Quadrature Phase-Shift-Keying (QPSK)-Subsymbol modulierte, siehe
Block 88. Die QPSK-Symbole werden anschließend an
einen Signal-Demapper 90 weitergereicht, der Block 92 umfasst,
wobei die QPSK-Symbole auf Bitwerte von 1/0 zurückgestellt werden, und Block 94,
wobei die Bits deinterleavt werden. Signal-Demapper 90 dient effektiv
dazu, die Bits in derselben Reihenfolge wie das ursprüngliche,
zu übertragende
Signal anzuordnen. Die Ausgabe von Signal-Demapper 90 ist ein serieller
Bitdatenstrom, der bevorzugt an einen Viterbi-Decoder 96 weitergereicht
wird, wobei die Bitrate des seriellen Bitdatenstroms auf die Hälfte reduziert
wird, um Fehler zu korrigieren. Die Ausgabe des Viterbi-Decoders 96 wird
dann bevorzugt an einen Reed/Solomon-Blockdecoder 98 weitergereicht,
der dazu dient, die restlichen Fehler in dem weitergereichten Datenstrom
zu korrigieren.
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Der
Uplink-Datenstrom wird anschließend
an eine zyklische Redundanzcode (CRC) Prüfung in der Basisstationseinheit 18 weitergereicht.
Die CRC-Prüfung
ist eine Technik für
die Detektion von Fehlern in der Datenkommunikation, die verwendet
wird, um abzusichern, dass ein Datenpaket sachgemäß übertragen
wurde. Der CRC ist das Ergebnis einer Berechnung mit dem Satz von übertragenen
Bits, die der Sender, z. B. CPE-Einheit 14, an das Datenpaket
angehängt
hat, wie weiter oben in Bezug auf die Uplink-Übertragung beschrieben. An
dem Empfänger,
z. B. Basisstationseinheit 18 wird die Berechnung wiederholt,
und die Ergebnisse werden mit dem codierten Wert verglichen. Die
Berechnungen werden durchgeführt,
um die Fehlerdetektion zu optimieren. Ist die CRC-Prüfung positiv,
wird das Datenpaket verarbeitet. Ist die CRC-Prüfung negativ, wird die weitere
Verarbeitung des Datenpakets verweigert, als ob das Paket überhaupt
nicht von der Basisstationseinheit 18 empfangen worden
wäre.
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Im
Hinblick auf das oben Beschriebene ist ersichtlich, dass das ortsfeste
System mit drahtlosem Zugriff 10 der vorliegenden Erfindung
in der Lage ist, für
Betreiber von Multichannel Multipoint Distribution Service (MMDS)
maximale Durchsatz- sowie Benutzerkapazität, bereitgestellt pro Spektrum,
sowie einfache Einrichtung des Netzes sowohl an der Basisstation
als auch am Benutzerende bereitzustellen. Insbesondere kann System 10 einen
höheren
effektiven Durchsatz unterstützen,
der als Teilnehmerdichte mal Datendurchsatzgeschwindigkeit pro Benutzer
definiert ist, anders als existierende drahtlose Systeme. Im Hinblick
auf die Benutzerseite kann CPE-Einheit 14 durch die Verwendung
eines einfachen Ethernet-Steckers komplett durch den Benutzer installiert
werden und erfordert keine Registrierung bei der FCC. Ferner ermöglich die
in Zellen und Sektoren unterteilte Struktur der Basisstationseinheit 18 eine
komplette Wiederverwendung der Frequenz des zugeordneten Kanalsatzes,
was eine einfachere Planung des Netzes sowie die Fähigkeit,
Zellgrößen in Übreinstimmung
mit der Teilnehmerdichte zu variieren, ermöglicht, d. h. hohe Teilnehmerdichte
führt bevorzugt zu
einer Vielzahl von nebeneinander liegenden kleineren Zellen 32 anstatt
zu einer einzelnen größeren Zelle.
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Im
Hinblick auf eine Einführung
des ortsfesten Systems mit drahtlosem Zugriff 10 in den
Einzelhandel liegt bevorzugt Folgendes vor: (1) ein potentieller
Endbenutzer des Systems 10 begibt sich zu einem Elektronikladen
des Einzelhandels, um CPE-Einheit 14 zu erwerben; (2) der
Endbenutzer erhält
von dem Einzelhändler
einen Vertrag für
den Dienstanbieter in dem Bereich eines ortsfesten Systems mit drahtlosem
Zugriff 10; (3) der Endbenutzer kontaktiert den Dienstanbieter
und stellt dem Dienstanbieter die Information zur Verfügung, die
benötigt
wird, damit der Dienstanbieter die jeweilige CPE-Einheit 14 des
Endbenutzers aktivieren kann; und (4) der Endbenutzer installiert
CPE-Einheit 14 unter Verwendung der internen Antenne, wie
oben beschrieben, was eine Interaktion mit System 10 ermöglicht.
Der Dienstanbieter muss kein Dienstpersonal zum Gebäude des
Endbenutzers senden, um CPE-Einheit 14 zu installieren.
Selbstverständlich
kann eine anders geartete Einführung
in den Einzelhandel verwendet werden, ohne vom Wesen oder Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen.
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Anwendungen
des ortsfesten Systems mit drahtlosem Zugriff 10 schließen Folgendes
ein, sind jedoch nicht darauf beschränkt: (1) Datenanwendungen mit
hoher Geschwindigkeit, z. B. Internetzugang (DSL-Geschwindigkeiten),
Remote-Access-E-Mail-Hosting,
WAN/LAN-Erweiterung, Remote-MIS-Support-Dienste; (2) Telefonie,
z. B. Internettelefonie, Voice over Internet Protocol (VoIP); und
(3) Video, z. B. Videokonferenzen, Video-Streaming, Remote-Überwachung über Videokamera,
Fernunterricht, Telemedizin.