WO2007042384A1 - Funkkommunikation mit einem repeater - Google Patents

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WO2007042384A1
WO2007042384A1 PCT/EP2006/066607 EP2006066607W WO2007042384A1 WO 2007042384 A1 WO2007042384 A1 WO 2007042384A1 EP 2006066607 W EP2006066607 W EP 2006066607W WO 2007042384 A1 WO2007042384 A1 WO 2007042384A1
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WO
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radio station
message
frequency band
radio
data
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Application number
PCT/EP2006/066607
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Martin Eichinger
Wolfgang Zirwas
Egon Schulz
Original Assignee
Nokia Siemens Networks Gmbh & Co. Kg
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Publication date
Application filed by Nokia Siemens Networks Gmbh & Co. Kg filed Critical Nokia Siemens Networks Gmbh & Co. Kg
Priority to US12/083,547 priority Critical patent/US20100002618A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2603—Arrangements for wireless physical layer control
    • H04B7/2606—Arrangements for base station coverage control, e.g. by using relays in tunnels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H04B7/15557—Selecting relay station operation mode, e.g. between amplify and forward mode, decode and forward mode or FDD - and TDD mode
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices
    • H04W88/04—Terminal devices adapted for relaying to or from another terminal or user
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/18—Information format or content conversion, e.g. adaptation by the network of the transmitted or received information for the purpose of wireless delivery to users or terminals

Definitions

  • the invention relates to a method for communication by radio, receives a message in which a radio station on a ten ers ⁇ frequency band and transmits on a second frequency band.
  • radio communication systems rule with the help of electromagnetic ⁇ waves, messages, for example containing voice information, image information, video information, SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Messaging Service) or other data are transmitted via a radio interface between transmitting and receiving radio stations.
  • the radio stations this can be, depending on the specific configuration of the radio communication system, various burdensta ⁇ tions or network-side radio stations such as repeaters, radio access points or base stations act.
  • at least part of the subscriber stations are mobile radio stations.
  • the radiation of the electromagnetic waves takes place with carrier frequencies which lie in the frequency band provided for the respective system.
  • Mobile radio communication systems are often designed as cellular systems, for example according to the standard GSM (Global System for Mobile Communication) or UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) with a network infrastructure consisting for example of base stations, facilities for controlling and controlling the base stations and other network-side facilities.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • WLANs wireless local area networks
  • Examples of different standards for WLANs are HiperLAN, DECT, IEEE 802.11, Bluetooth and WATM.
  • Radio stations can only communicate directly with each other if they are both in the radio coverage area of the other radio station. If direct communication is not possible, messages between these radio stations can be transmitted via other radio stations, which - by transmitting the
  • hops hop or multi-hop
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus for transmitting a message over several jumps.
  • a radio station receives a message on a first frequency band from a first radio station and forwards the message on a second frequency band to a second radio station ⁇ on.
  • the widths of the first and second frequency bands are different from each other.
  • the data of forwarded message are unchanged in terms of their modulation from the data of the received message.
  • the radio station may be e.g. to act a repeater or a relay radio station, which serves the message forwarding between radio stations.
  • the frequency bands used for reception and transmission differ from one another in terms of their frequency width. This may be realized by including one of the frequency bands in the other, or by partially overlapping the two frequency bands, or by having the two frequency bands no overlap and thus no frequencies common to the two frequency bands.
  • the data of the forwarded message does not differ in terms of its modulation from the data of the received message. This means that for the two tenübertragonne Nachrich ⁇ , ie both for transmission to the radio station and for the transmission from the radio station, the same modulation scheme is applied.
  • ⁇ ter adopteden message can be to be any message, eg l Deutschens- a message signaled comprehensive or useful information.
  • the radio station forwards the message without prior decoding and re-coding of the message.
  • the radio station while performing a processing of the message, such as a conversion of the received message from the high frequency band to baseband, as well as an analog / digital Wand ⁇ ment, but the message is not decoded.
  • a deco ⁇ consolidation would be necessary to make to baseband processing steps such as demodulation / modulation and coding. It is therefore also advantageous if the radio station forwards the message without prior demodulation and re-modulation of the message.
  • One advantageous embodiment of the invention comprises, according to the radio transmission on the first frequency band an aligned on the radio station radio emission through the first further radio station and the radio transmission on the second frequency band is part of a procedural Joint Transmission ⁇ proceedings.
  • the latter means that in addition to the radio station at least one other radio station simultaneously transmits the message on the second frequency band to the second further radio station, so that the multiple received messages can be combined by the second further radio station.
  • the radio station further After ⁇ directing from the first further radio station on the first frequency band receives and the further message to one-third th of the second frequency band different frequency band to a third further radio station forwards.
  • the radio station receives messages for several addressees on the first frequency band, and forwards these messages on different frequency bands to the different addressees.
  • the radio station receives a further message from egg ⁇ ner third further radio station on a third different from the first frequency band frequency band and forwards the further message to the second further radio station on the second frequency band.
  • the radio station receives messages from different transmitters on different frequency bands, and forwards these different messages on the same frequency band to the same receiver.
  • the radio station and the second further radio station are stationary radio stations and the first further radio station is a mobile radio station, and the width of the first frequency band is smaller than the width of the second frequency band.
  • the radio station and for the first further radio station may be fixed radio stations and for the second further radio station to be a mobile radio station.
  • Ie radio station is, wherein the width of the first frequency ⁇ band is greater than the width of the second frequency band. In both cases, a broad frequency band is used for the transmission between fixed radio stations, and a narrower frequency band for the transmission between a stationary and a mobile radio station.
  • the radio station comprises means for gen ⁇ are received, a message on a first frequency band from a first further radio station, and means for forwarding the message to a second frequency band from a second further radio station.
  • the width of the first frequency band of the width of the second Fre ⁇ quenzbandes differs.
  • the data of the forwarded message is modulated as well as the data of the received message.
  • the radio station according to the invention preferably a network-side stationary repeater, is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, and this may also apply to the refinements and developments. For this purpose, it may have other suitable means.
  • FIG. 2 shows an allocation of radio resources to jumps of a multihop transmission
  • FIG. 3 shows a detail of a forwarding node.
  • the detail shown in figure 1 consists of a radio communication system is the radio access point AP, the two Wei ⁇ ter einsknoten MHN 1 and 2 MHN (MHN: multihop Node), and the subscriber station MS.
  • the radio access point AP acts it is preferably a network-side radio ei ⁇ nes WLAN; Alternatively, the radio access point AP eg ent ⁇ speak a base station of an IEEE 802.16e or UMTS system.
  • the subscriber station MS a mobile terminal, is located so far away from the radio access point AP that direct radio communication between the radio access point AP and the subscriber station MS is not possible or is not advantageous due to poor transmission quality. For this reason, the stationary network-side relay node MHN 1 is used for forwarding messages between the radio access point AP and the subscriber station MS.
  • messages for the subscriber station MS are transmitted from the radio access point AP first via a first hop HOP 1 between the radio access point AP and the forwarding node MHN 1, and subsequently via a second hop HOP 2 between the forwarding node MHN 1 and the subscriber station MS transmitted.
  • the invention is applicable to up and / or downlink communication, i. both message transmissions from the radio access point AP to the subscriber station MS, as well as message transmissions from the subscriber station MS to the radio access point AP. Messages can be transmitted via more than one forwarding node between the subscriber station MS and the radio access point AP.
  • FIG. 2 shows the radio resources used for the transmission via the two hops HOP 1 and HOP 2 between the radio access point AP and the subscriber station MS, wherein the frequency F is plotted upwards and the time T is plotted to the right.
  • a wide frequency band Bl is used for transmission over the first hop between the radio access point AP and the forwarding node MHN1.
  • a first time period DLl for the transmission of the radio access point AP to the nodes MHN 1
  • ULI for the transmission of the
  • the two time periods DL1 and ULI can be the same length as shown in FIG.
  • For asymmetric traffic such as when more information is to be sent from the radio access point AP to subscriber stations than in reverse
  • the Fre ⁇ quenzband Bl can be used for communication between the radio access point AP and done all of his message forwarding forwarding node used on the same frequency band Bl.
  • the temporal position and the length of the periods DL1 and UL1 may differ from forwarding nodes to forwarding nodes.
  • the same frequency band Bl can be used for the communication of optionally existing further radio access points with forwarding nodes. The same applies to the communication between different forwarding nodes in the event that a message transmission between the radio access point AP and a subscriber station requires more than two jumps.
  • the Fre ⁇ quenzband Bl is used for all communications between wireless access points and relay nodes, ie for all communications, is involved in which no subscriber station being used for all of these communications highly directional transmissions.
  • a frequency repetition factor of 1 is thus used.
  • the communication between the forwarding node MHN 1 and the subscriber station MS takes place on the frequency band B2, which is narrower than the frequency band Bl.
  • the frequency band B2 which is narrower than the frequency band Bl.
  • the periods DL2 and UL2 may be the same or different lengths.
  • the frequency band B3 is shown by way of example in FIG. 2, which the forwarding node MHN 1 can use for communication with another subscriber station.
  • the time periods for the up and down direction of the frequency band B3, the have the same or different temporal positions as the corresponding periods of the frequency band B2.
  • a frequency repetition factor greater than 2 is used. For the reason that several frequency bands are required for communication with subscriber stations, the use of a narrow frequency band for communication with subscriber stations offers itself, while for the other jumps, in which no subscriber stations are involved, the same for all communications ⁇ tions Frequency band is used.
  • a separation in the spatial domain may also be used, e.g. through joint transmission or spatial multiplexing.
  • the Fre ⁇ quenzband B2 component or a subset of the frequency band is ⁇ Bl.
  • the use of the same frequency radio resource, ie the frequency band B2, for both the first and the second jump is made possible by the directional transmission of the transmission over the first jump. This avoids the interference between signals of the two jumps.
  • An advantage of using the same frequency for forwarding and receiving messages is that different forwarding nodes need not be exactly time and frequency synchronized, since any frequency shift that occurs in the baseband conversion is offset by the subsequent conversion to the high frequency band.
  • the bandwidths B2 or B3, which are used for communication with subscriber stations, are scalable in width. Ie subscriber stations can eg dependent a certain amount of radio resources is variably allocated from the requirements of the service they use.
  • the system under consideration may be, for example, an OFDM system, so that a subscriber can be assigned individual numbers of OFDM subcarriers.
  • a message is to be transmitted from the radio access point AP via the forwarding node MHN 1 to the subscriber station MS.
  • the radio access point AP sends the message within the period DL 1 to the forwarding node MHN 1. This receives the message and forwards it within the Zeitspan ⁇ DL2 to the subscriber station MS on. Since for the first hop HOP 1 between the radio access point AP and the forwarding node MHN 1 a greater bandwidth and thus a higher data rate is available than for the second hop HOP 2 between the forwarding node MHN 1 and the subscriber station MS is for the transmission over the two - Jump HOP 2 longer than required for the transfer via the first jump HOP 1.
  • the forwarding node MHN 1 is an amplify and forward forwarding node. This means that the forwarding node MHN 1 merely amplifies the received messages before forwarding, but without baseband processing of the received information. In a baseband processing, the received Message decoded, whereupon, for example, the modulation method and the error protection coding can be changed. In this way, a message to be transmitted can be adapted to the current radio channel. Since the forwarding node MHN 1 does not perform baseband processing, received information is sent from the forwarding node MHN 1 using the same modulation method as used for sending the message to the forwarding node MHN 1.
  • Joint transmission is the simultaneous transmission of messages through multiple forwarding nodes to multiple subscriber stations.
  • This corresponds to a MIMO (Multiple Input Multiple Output) Sys tem ⁇ , wherein the transmission antennas to the various relay nodes and the reception antennas are distributed to the various subscriber stations.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • a message from the radio access point to the parti ⁇ merstation MS via the two relay node MHN 1 and MHN 2 are transmitted.
  • the radio access point AP performs a suitable processing of the messages sent to the two forwarding nodes MHN 1 and MHN 2.
  • the news is thus configured such that constructive interference occurs at the location of the subscriber station MS for the sub ⁇ subscriber station specific messages from the nodes MHN 1 and the nodes MHN 2, and a destructive interference determined by other subscriber stations messages. If the forwarding nodes MHN 1 and MHN 2 were to decode the messages by baseband processing and change transmission parameters, the phase relationship needed for joint transmission between the messages radiated by the forwarding nodes MHN 1 and MHN2 would be lost. This disadvantageous Effect does not occur on amplify and forward forwarding nodes.
  • the forwarding node MHN 1 is constructed as explained with reference to FIG. 3 shows only a section of the forward each processing node MHN 1, comprising the memory MEM and the clock ⁇ encoder CL.
  • the memory MEM is a FIFO (First In First Out) memory with respect to messages of the subscriber station MS.
  • the received data DATA which is read into the memory in accordance with the representation from the right, is digital data which is available after the conversion of the received message into the baseband and after the analogue / digital conversion.
  • the data DATA to be sent which are read out of the memory in accordance with the illustration to the left, are the same digital data which exist before the digital-to-analog conversion and before the conversion into the baseband.
  • the clock CL specifies the sampling rate of the data DATA, ie the rate at which the data DATA is read in and out of the memory MEM.
  • FIG. 3 illustrates the case where the data DATA is read into the memory MEM at a sampling rate of 80 MHz and read out of the memory MEM at a sampling rate of 20 MHz.
  • the Einleserate is higher than the readout rate, this corresponds to a Kochtra ⁇ supply in the downward direction, that is, the forwarding node MHN 1, the data DATA of the radio access point AP has received, in order to forward them to the subscriber station MS.
  • the read-in rate is correspondingly lower than the read-out rate.
  • a synchronization device which determines the temporal structure of the data, such as frame and guard Intervals, recognizes and corresponding information, which allows the clock CL, the consideration of the data structure, to the clock CL passes.
  • a control device may be provided which data to / from different for different subscriber stations snakes (English: queues) allocates the memory MEM and Dende to verses ⁇ data from / to subscriber stations assign the corresponding time slots for the transmission.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation per Funk, bei dem eine Funkstation (MHN1) eine Nachricht auf einem ersten Frequenzband von einer ersten weiteren Funkstation (AP, MS) empfängt und auf einem zweiten Frequenzband an eine zweite weitere Funkstation (AP, MS) weiterleitet. Hierbei unterscheidet sich die Breite des ersten Frequenzbandes von der Breite des zweiten Frequenzbandes, und die Daten der weitergeleiteten Nachricht sind in Bezug auf ihre Modulation unverändert gegenüber den Daten der empfangenen Nachricht. Vorzugsweise führt die Funkstation keine Dekodierung der weiterzuleitenden Nachricht durch. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Funkstation zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung
Funkkommunikation mit einem Repeater
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation per Funk, bei dem eine Funkstation eine Nachricht auf einem ers¬ ten Frequenzband empfängt und auf einem zweiten Frequenzband weiterleitet .
In Funkkommunikationssystemen werden Nachrichten, beispielsweise mit Sprachinformation, Bildinformation, Videoinformation, SMS (Short Message Service) , MMS (Multimedia Messaging Service) oder anderen Daten, mit Hilfe von elektromagneti¬ schen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Funkstation übertragen. Bei den Funkstationen kann es sich hierbei je nach konkreter Ausgestaltung des Funkkommunikationssystems um verschiedenartige Teilnehmersta¬ tionen oder netzseitige Funkstationen wie Repeater, Funkzugangspunkte oder Basisstationen handeln. In einem Mobilfunk- kommunikationssystem handelt es sich bei zumindest einem Teil der Teilnehmerstationen um mobile Funkstationen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.
Mobilfunkkommunikationssysteme sind oftmals als zellulare Systeme z.B. nach dem Standard GSM (Global System for Mobile Communication) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) mit einer Netzinfrastruktur bestehend z.B. aus Basis- Stationen, Einrichtungen zur Kontrolle und Steuerung der Basisstationen und weiteren netzseitigen Einrichtungen ausgebildet. Außer diesen weiträumig organisierten (supralokalen) zellularen, hierarchischen Funknetzen gibt es auch drahtlose lokale Netze (WLANs, Wireless Local Area Networks) mit einem in der Regel räumlich deutlich stärker begrenzten Funkabdeckungsbereich. Beispiele verschiedener Standards für WLANs sind HiperLAN, DECT, IEEE 802.11, Bluetooth und WATM. Funkstationen können nur dann direkt miteinander kommunizieren, wenn sie sich beide im Funkabdeckungsbereich der jeweils anderen Funkstation befinden. Ist eine direkte Kommunikation nicht möglich, so können Nachrichten zwischen diesen Funksta- tionen über andere Funkstationen, welche - indem sie die
Nachrichten weiterleiten - als Relaisfunkstationen bzw. Re- peater fungieren, übertragen werden. Eine derartige Nachrichtenweiterleitung kann, abhängig von der konkreten Ausgestaltung des Funkkommunikationssystems, sowohl von Teilnehmersta- tionen als auch von netzseitigen Funkstationen durchgeführt werden. Nachrichten können beispielsweise in einem WLAN zwischen einem Funkzugangspunkt und weit von dem Funkzugangs¬ punkt entfernten Teilnehmerstationen weitergeleitet werden. Auch in einem Adhoc-Modus eines Funkkommunikationssystems können Teilnehmerfunkstationen über einen oder mehrere Sprünge (Hop bzw. Multi-Hop) miteinander kommunizieren, ohne dass vermittelnde Einrichtungen wie z.B. Basisstationen oder Funkzugangspunkte zwischengeschaltet werden, indem bei einer Nachrichtenübertragung von einer Teilnehmerstation an eine andere Teilnehmerstation außerhalb ihres Funkabdeckungsberei¬ ches die Nachrichten von weiteren Teilnehmerstationen weitergeleitet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung einer Nachricht über mehrere Sprünge aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit Merkmalen eines nebengeordneten Anspruchs gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltun¬ gen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kommunikation per Funk empfängt eine Funkstation eine Nachricht auf einem ers- ten Frequenzband von einer ersten Funkstation und leitet die Nachricht auf einem zweiten Frequenzband an eine zweite Funk¬ station weiter. Die Breite des ersten und des zweiten Frequenzbandes unterscheiden sich voneinander. Die Daten der weitergeleiteten Nachricht sind in Bezug auf ihre Modulation unverändert gegenüber den Daten der empfangenen Nachricht.
Bei der Funkstation kann es sich z.B. um einen Repeater bzw. eine Relaisfunkstation handeln, welche der Nachrichtenweiterleitung zwischen Funkstationen dient . Die zum Empfang und zur Weiterleitung verwendeten Frequenzbänder unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Frequenzbreite voneinander. Dies kann realisiert werden, indem eines der Frequenzbänder in dem anderen enthalten ist, oder indem die beiden Frequenzbänder teilweise überlappen, oder indem die beiden Frequenzbänder keinen Überlapp und somit keine den beiden Frequenzbändern gemeinsamen Frequenzen aufweisen.
Die Daten der weitergeleiteten Nachricht unterscheiden sich in Bezug auf ihre Modulation nicht von den Daten der empfangenen Nachricht. Dies bedeutet, dass für die beiden Nachrich¬ tenübertragungen, d.h. sowohl für die Übertragung zu der Funkstation als auch für die Übertragung von der Funkstation, das gleiche Modulationsverfahren angewandt wird. Bei der wei¬ tergeleiteten Nachricht kann es sich an sich um eine beliebige Nachricht handeln, z.B. um eine Nachricht umfassend Signa- lisierungs- oder Nutzinformation.
In Weiterbildung der Erfindung leitet die Funkstation die Nachricht ohne vorherige Dekodierung und erneute Kodierung der Nachricht weiter. Die Funkstation kann gemäß dieser Weiterbildung zwar eine Bearbeitung der Nachricht durchführen, wie z.B. eine Umwandlung der empfangenen Nachricht vom Hoch- frequenzband ins Basisband, sowie eine Analog/Digital Wand¬ lung, jedoch wird die Nachricht nicht dekodiert. Eine Deko¬ dierung wäre nötig, um Basisbandverarbeitungsschritte wie z.B. Demodulation/Modulation und Kodierung vorzunehmen. Vorteilhaft ist es daher ferner auch, wenn die Funkstation die Nachricht ohne vorherige Demodulation und erneute Modulation der Nachricht weiterleitet. Einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß umfasst die Funkübertragung auf dem ersten Frequenzband eine auf die Funkstation ausgerichtete Funkabstrahlung durch die erste weitere Funkstation und die Funkübertragung auf dem zweiten Frequenzband ist Bestandteil eines Joint Transmission Verfah¬ rens. Letzteres bedeutet, das neben der Funkstation zumindest eine andere Funkstation gleichzeitig die Nachricht auf dem zweiten Frequenzband zur zweiten weiteren Funkstation sendet, so dass die mehrfach empfangenen Nachrichten durch die zweite weitere Funkstation kombiniert werden können.
Vorteilhaft ist es, wenn die Funkstation eine weitere Nach¬ richt von der ersten weiteren Funkstation auf dem ersten Frequenzband empfängt und die weitere Nachricht auf einem drit- ten von dem zweiten Frequenzband unterschiedlichen Frequenzband an eine dritte weitere Funkstation weiterleitet. Dies bedeutet, dass die Funkstation auf dem ersten Frequenzband Nachrichten für mehrere Adressaten empfängt, und diese Nachrichten auf unterschiedlichen Frequenzbändern an die unter- schiedlichen Adressaten weiterleitet. Alternativ ist es auch möglich, dass die Funkstation eine weitere Nachricht von ei¬ ner dritten weiteren Funkstation auf einem dritten von dem ersten Frequenzband unterschiedlichen Frequenzband empfängt und die weitere Nachricht an die zweite weitere Funkstation auf dem zweiten Frequenzband weiterleitet. In diesem Fall empfängt die Funkstation Nachrichten von verschiedenen Sendern auf unterschiedlichen Frequenzbändern, und leitet diese unterschiedlichen Nachrichten auf dem gleichen Frequenzband an den gleichen Empfänger weiter.
In Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei der Funkstation und der zweiten weiteren Funkstation um ortsfeste Funkstationen und bei der ersten weiteren Funkstation um eine mobile Funkstation, und die Breite des ersten Frequenzbandes ist kleiner als die Breite des zweiten Frequenzbandes. Alter¬ nativ ist es auch möglich, das es sich bei der Funkstation und bei der ersten weiteren Funkstation um ortsfeste Funkstationen und bei der zweiten weiteren Funkstation um eine mobi- Ie Funkstation handelt, wobei die Breite des ersten Frequenz¬ bandes größer ist als die Breites des zweiten Frequenzbandes. In beiden Fällen wird für die Übertragung zwischen ortsfesten Funkstationen ein breites Frequenzband verwendet, und für die Übertragung zwischen einer ortsfesten und einer mobilen Funkstation ein schmaleres Frequenzband.
Die erfindungsgemäße Funkstation weist Mittel auf zum Empfan¬ gen einer Nachricht auf einem ersten Frequenzband von einer ersten weiteren Funkstation, sowie Mittel zum Weiterleiten der Nachricht auf einem zweiten Frequenzband ab eine zweite weitere Funkstation. Hierbei unterscheidet sich die Breite des ersten Frequenzbandes von der Breite des zweiten Fre¬ quenzbandes. Weiterhin sind die Daten der weitergeleiteten Nachricht genauso moduliert wie die Daten der empfangenen Nachricht .
Die erfindungsgemäße Funkstation, vorzugsweise ein netzseiti- ger stationärer Repeater, eignet sich insbesondere zur Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei dies auch auf die Ausgestaltungen und Weiterbildungen zutreffen kann. Hierzu kann sie weitere geeignete Mittel aufweisen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1: einen Ausschnitt aus einem Funkkommunikationssys¬ tem,
Figur 2: eine Zuteilung von Funkressourcen zu Sprüngen einer Multihop-Übertragung,
Figur 3: einen Ausschnitt aus einem Weiterleitungsknoten .
Der in Figur 1 dargestellte Ausschnitt aus einem Funkkommunikationssystem zeigt den Funkzugangspunkt AP, die beiden Wei¬ terleitungsknoten MHN 1 und MHN 2 (MHN: Multihop Node), sowie die Teilnehmerstation MS. Bei dem Funkzugangspunkt AP handelt es sich vorzugsweise um eine netzseitige Funkeinrichtung ei¬ nes WLAN; alternativ kann der Funkzugangspunkt AP z.B. auch einer Basisstation eines IEEE 802.16e oder UMTS Systems ent¬ sprechen. Die Teilnehmerstation MS, ein mobiles Endgerät, be- findet sich so weit von dem Funkzugangspunkt AP entfernt, dass eine direkte Funkkommunikation zwischen dem Funkzugangspunkt AP und der Teilnehmerstation MS nicht möglich bzw. aufgrund mangelhafter Übertragungsqualität nicht vorteilhaft ist. Aus diesem Grund wird der ortsfeste netzseitige Weiter- leitungsknoten MHN 1 zur Weiterleitung von Nachrichten zwischen dem Funkzugangspunkt AP und der Teilnehmerstation MS eingesetzt .
In Abwärtsrichtung werden Nachrichten für die Teilnehmersta- tion MS von dem Funkzugangspunkt AP zuerst über einen ersten Sprung HOP 1 zwischen dem Funkzugangspunkt AP und dem Weiter- leitungsknoten MHN 1, und im Anschluss über einen zweiten Sprung HOP 2 zwischen dem Weiterleitungsknoten MHN 1 und der Teilnehmerstation MS übertragen. Die Erfindung ist auf die Kommunikation in Auf- und/oder Abwärtsrichtung anwendbar, d.h. sowohl auf Nachrichtenübertragungen von dem Funkzugangspunkt AP an die Teilnehmerstation MS, als auch auf Nachrichtenübertragungen von der Teilnehmerstation MS an den Funkzugangspunkt AP. Zwischen der Teilnehmerstation MS und dem Funkzugangspunkt AP können Nachrichten über mehr als einen Weiterleitungsknoten übertragen werden.
Die Nachrichtenübertragung unter Mitwirkung von Weiterleitungsknoten dauert umso länger, je mehr Sprünge benötigt wer- den. Daher ist es vorteilhaft, wenn für die einzelnen Sprünge Verbindungen mit hohen Datenraten und somit kurzen Übertragungsdauern verwendet werden. Sinnvoll ist es daher, wenn zwischen dem ortsfesten Funkzugangspunkt AP und den ortsfes¬ ten Weiterleitungsknoten MHN 1 und MHN 2 Sichtverbindungen (englisch: LOS, Line Of Sight) existieren. Derartige Sicht¬ verbindungen können z.B. durch das Anbringen von Antennen auf Häuserdächern realisiert werden. Für die Verbindungen zwischen den ortsfesten Funkstationen kann eine stark gerichtete Ausstrahlung der Nachrichten verwendet werden. Somit entstehen keine unerwünschten Interferenzen zwischen den Nachrichten, welche zwischen dem Funkzugangspunkt AP und dem Weiter- leitungsknoten MHN 1 einerseits und zwischen dem Funkzugangs- punkt AP und dem Weiterleitungsknoten MHN 2 andererseits ü- bertragen werden. Auf diese Weise ist es möglich, für die Kommunikation des Funkzugangspunktes AP mit verschiedenen Weiterleitungsknoten die gleichen Funkfrequenzen zu verwenden .
Figur 2 zeigt die für die Übertragung über die beiden Sprünge HOP 1 und HOP 2 zwischen dem Funkzugangspunkt AP und der Teilnehmerstation MS verwendeten Funkressourcen, wobei die Frequenz F nach oben und die Zeit T nach rechts aufgetragen ist. Es wird ein breites Frequenzband Bl für die Übertragung über den ersten Sprung zwischen dem Funkzugangspunkt AP und dem Weiterleitungsknoten MHN 1 eingesetzt. Hierbei steht eine erste Zeitspanne DLl für die Übertragung von dem Funkzugangs¬ punkt AP an den Weiterleitungsknoten MHN 1 und eine zweite Zeitspanne ULI für die Übertragung von dem Weiterleitungskno¬ ten MHN 1 an den Funkzugangspunkt AP zur Verfügung. Die beiden Zeitspannen DLl und ULI können wie in Figur 2 dargestellt gleich lang sein. Bei asymmetrischem Verkehrsaufkommen, so z.B. wenn mehr Informationen von dem Funkzugangspunkt AP an Teilnehmerstationen zu versenden sind als in umgekehrter
Richtung, bietet sich hingegen eine voneinander unterschiedliche Länge der Zeitspanne DLl und ULI an.
Wie bereits erläutert wird für die Kommunikation zwischen dem Funkzugangspunkt AP und dem Weiterleitungsknoten MHN 1 eine stark gerichtete Ausstrahlung verwendet. Daher kann das Fre¬ quenzband Bl für die Kommunikation zwischen dem Funkzugangspunkt AP und allen von ihm zur Nachrichtenweiterleitung verwendeten Weiterleitungsknoten auf dem gleichen Frequenzband Bl erfolgen. Die zeitliche Lage und die Länge der Zeitspannen DLl und ULI kann sich hierbei von Weiterleitungsknoten zu Weiterleitungsknoten unterscheiden . Ebenso kann für die Kommunikation von gegebenenfalls vorhandenen weiteren Funkzugangspunkten mit Weiterleitungsknoten das gleiche Frequenzband Bl eingesetzt werden. Gleiches gilt auch für die Kommunikation zwischen verschiedenen Weiterlei- tungsknoten für den Fall, dass eine Nachrichtenübertragung zwischen dem Funkzugangspunkt AP und einer Teilnehmerstation mehr als zwei Sprünge benötigt. Insgesamt wird somit das Fre¬ quenzband Bl für alle Kommunikationen zwischen Funkzugangspunkten und Weiterleitungsknoten verwendet, d.h. für alle Kommunikationen, an welchen keine Teilnehmerstation beteiligt ist, wobei für all diese Kommunikationen stark gerichtete Ausstrahlungen verwendet werden. In Bezug auf das Frequenzband Bl wird somit ein Frequenzwiederholfaktor von 1 eingesetzt .
Die Kommunikation zwischen dem Weiterleitungsknoten MHN 1 und der Teilnehmerstation MS erfolgt auf dem Frequenzband B2, welches schmaler als das Frequenzband Bl ist. Für die Kommu¬ nikation zwischen dem Weiterleitungsknoten MHN 1 und der Teilnehmerstation MS existiert eine Zeitspanne DL2 für die
Versendung von Nachrichten von dem Weiterleitungsknoten MHN 1 an die Teilnehmerstation MS, sowie eine Zeitspanne UL2 zur Versendung von Nachrichten von der Teilnehmerstation MS an den Weiterleitungsknoten MHN 1. Abhängig von dem Verkehrsauf- kommen können die Zeitspannen DL2 und UL2 gleich oder unterschiedlich lange sein.
Um Interferenzen zwischen Signalen, welche zwischen dem Weiterleitungsknoten MHN 1 und der Teilnehmerstation MS ausge- tauscht werden, mit Signalen, welche zwischen dem Weiterlei¬ tungsknoten MHN 1 und anderen Teilnehmerstationen ausgetauscht werden, zu vermeiden, kann eine Trennung dieser Signale im Frequenzbereich zum Einsatz kommen. Beispielhaft ist in Figur 2 das Frequenzband B3 dargestellt, welches der Wei- terleitungsknoten MHN 1 zur Kommunikation mit einer anderen Teilnehmerstation verwenden kann. Die Zeitspannen für die Auf- und die Abwärtsrichtung des Frequenzbandes B3 können die gleichen oder unterschiedliche zeitliche Lagen haben wie die entsprechenden Zeitspannen des Frequenzbandes B2.
In Bezug auf die Frequenzbänder, welche zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen eingesetzt werden, wird ein Frequenzwiederholfaktor von größer als 2 eingesetzt. Aus dem Grund, dass zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen mehrere Frequenzbänder benötigt werden, bietet sich die Verwendung eines schmalen Frequenzbandes für die Kommunikation mit Teilnehmer- Stationen an, während für die anderen Sprünge, an welchen keine Teilnehmerstationen beteiligt sind, für alle Kommunika¬ tionen das gleiche Frequenzband verwendet wird.
Alternativ zur Trennung der Kommunikationen zwischen dem Wei- terleitungsknoten MHN 1 und verschiedenen Teilnehmerstationen im Frequenzbereich kann auch eine Trennung im Raumbereich verwendet werden, so z.B. durch Joint Transmission oder Spa- tial Multiplexing.
Während in Figur 2 die Frequenzbänder Bl und B2 im Frequenzbereich getrennt sind, ist es auch möglich, dass das Fre¬ quenzband B2 Bestandteil bzw. eine Untermenge des Frequenz¬ bandes Bl ist. Die Verwendung der gleichen Frequenzfunkres¬ source, d.h. des Frequenzbandes B2, sowohl für den ersten als auch für den zweiten Sprung wird ermöglicht durch die gerichtete Ausstrahlung der Übertragung über den ersten Sprung. Hierdurch wird die Interferenz zwischen Signalen der beiden Sprünge vermieden. Ein Vorteil der Verwendung der gleichen Frequenz zur Weiterleitung und zum Empfang von Nachrichten ist, dass verschiedene Weiterleitungsknoten nicht exakt zeit- und frequenzsynchronisiert sein müssen, da eine eventuell vorhandene Frequenzverschiebung bei der Konversion ins Basisband durch die darauf folgende Konversion ins Hochfrequenzband wieder ausgeglichen wird.
Die Bandbreiten B2 oder B3, welche zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen eingesetzt werden, sind von der Breite her skalierbar. D.h. Teilnehmerstationen kann z.B. abhängig von den Erfordernissen des von ihnen in Anspruch genommenen Dienstes variabel ein bestimmter Umfang an Funkressourcen zugewiesen werden. Bei dem betrachteten System kann sich z.B. um ein OFDM-System handeln, so dass einem Teilnehmer indivi- duell bestimmte Anzahlen von OFDM-Subträgern zugewiesen werden können. Entsprechendes gilt auch für die Breite des Fre¬ quenzbandes Bl, d.h. auch diese ist skalierbar und somit dem Datenratenbedarf der jeweiligen Verbindung anpassbar. Trotz der grundsätzlichen Skalierbarkeit der Datenraten für alle Sprünge einer Verbindung gilt, dass die Bandbreite, mit wel¬ cher der einer Teilnehmerstation benachbarte Weiterleitungs- knoten mit dieser Teilnehmerstation kommuniziert, kleiner ist als die Datenrate, mit welcher der Weiterleitungsknoten die für die Teilnehmerstation bestimmten Nachrichten empfängt bzw. die von der Teilnehmerstation empfangenen Nachrichten weiterleitet .
Im folgenden wird der Fall betrachtet, dass eine Nachricht von dem Funkzugangspunkt AP über den Weiterleitungsknoten MHN 1 an die Teilnehmerstation MS übertragen werden soll. Der Funkzugangspunkt AP versendet die Nachricht innerhalb der Zeitspanne DL 1 an den Weiterleitungsknoten MHN 1. Dieser empfängt die Nachricht und leitet sie innerhalb der Zeitspan¬ ne DL2 an die Teilnehmerstation MS weiter. Da für den ersten Sprung HOP 1 zwischen dem Funkzugangspunkt AP und dem Weiterleitungsknoten MHN 1 eine größere Bandbreite und somit eine höhere Datenrate zur Verfügung steht als für den zweiten Sprung HOP 2 zwischen dem Weiterleitungsknoten MHN 1 und der Teilnehmerstation MS wird für die Übertragung über den zwei- ten Sprung HOP 2 länger benötigt als für die Übertragung über den ersten Sprung HOP 1.
Bei dem Weiterleitungsknoten MHN 1 handelt es sich um einen Amplify und Forward Weiterleitungsknoten. Dies bedeutet, dass der Weiterleitungsknoten MHN 1 die empfangenen Nachrichten vor der Weiterleitung lediglich verstärkt, ohne jedoch eine Basisbandverarbeitung der empfangenen Informationen vorzunehmen. Bei einer Basisbandverarbeitung wird die empfangene Nachricht dekodiert, woraufhin z.B. das Modulationsverfahren und die Fehlerschutzkodierung geändert werden können. Hierdurch kann eine zu übertragende Nachricht an den aktuellen Funkkanal angepasst werden. Da der Weiterleitungsknoten MHN 1 keine Basisbandverarbeitung vornimmt, werden empfangene Informationen von dem Weiterleitungsknoten MHN 1 mit dem gleichen Modulationsverfahren versendet, welches auch für die Versendung der Nachricht an den Weiterleitungsknoten MHN 1 verwendet wurde .
Die Verwendung von Amplify und Forward Weiterleitungsknoten ist neben dem Vorteil des Zeitgewinns aufgrund der rascheren Weiterleitung insbesondere im Hinblick auf Joint Transmission Verfahren von Vorteil. Bei Joint Transmission handelt es sich um die gleichzeitige Übertragung von Nachrichten durch mehrere Weiterleitungsknoten an mehrere Teilnehmerstation. Dies entspricht einem MIMO (Multiple Input Multiple Output) Sys¬ tem, bei welchem die Sendeantennen auf die verschiedenen Weiterleitungsknoten und die Empfangsantennen auf die verschie- denen Teilnehmerstationen verteilt sind. So kann beispielsweise eine Nachricht von dem Funkzugangspunkt zu der Teilneh¬ merstation MS über die beiden Weiterleitungsknoten MHN 1 und MHN 2 übertragen werden. Hierbei nimmt der Funkzugangspunkt AP unter Berücksichtigung der verschiedenen Funkkanäle eine geeignete Bearbeitung der an die beiden Weiterleitungsknoten MHN 1 und MHN 2 gesendeten Nachrichten vor. Die Nachrichten sind hierdurch derart beschaffen, dass am Ort der Teilnehmerstation MS eine konstruktive Überlagerung der für die Teil¬ nehmerstation bestimmten Nachrichten von dem Weiterleitungs- knoten MHN 1 und dem Weiterleitungsknoten MHN 2 auftritt, sowie eine destruktive Interferenz von für andere Teilnehmerstationen bestimmten Nachrichten. Würden die Weiterleitungsknoten MHN 1 und MHN 2 die Nachrichten durch eine Basisbandverarbeitung dekodieren und Übertragungsparameter verändern, so würde die für Joint Transmission benötigte Phasenbeziehung zwischen den von den Weiterleitungsknoten MHN 1 und MHN2 abgestrahlten Nachrichten verloren gehen. Dieser nachteilige Effekt tritt bei Amplify und Forward Weiterleitungsknoten nicht auf.
Um ohne Basisbandverarbeitung die Datenrate bzw. die zur Versendung verwendete Bandbreite zu ändern, ist der Weiterleitungsknoten MHN 1 wie anhand von Figur 3 erläutert aufgebaut. Figur 3 zeigt lediglich einen Ausschnitt des Weiterlei- tungsknotens MHN 1, umfassend den Speicher MEM und den Takt¬ geber CL. Bei dem Speicher MEM handelt es sich um einen FIFO (First In First Out) Speicher in Bezug auf Nachrichten der Teilnehmerstation MS.
Bei den empfangenen Daten DATA, welche -gemäß der Darstellung von rechts kommend- in den Speicher eingelesen werden, han- delt es sich um digitale Daten, welche nach der Umwandlung der empfangenen Nachricht ins Basisband und nach der Ana¬ log/Digital Wandlung vorliegen. Bei den zu versendenden Daten DATA, welche -gemäß der Darstellung nach links gehende- aus dem Speicher ausgelesen werden, handelt es sich um die glei- chen digitalen Daten, welche vor der Digital/Analog Wandlung und vor der Umwandlung ins Basisband vorliegen. Der Taktgeber CL gibt die Abtastrate der Daten DATA vor, d.h. die Rate, mit welcher die Daten DATA in den Speicher MEM ein- und ausgelesen werden. Beispielhaft ist in Figur 3 der Fall dargestellt, dass die Daten DATA mit einer Abtastrate von 80 MHz in den Speicher MEM eingelesen und mit einer Abtastrate von 20 MHz aus dem Speicher MEM ausgelesen werden. Da die Einleserate höher als die Ausleserate ist, entspricht dies einer Übertra¬ gung in Abwärtsrichtung, d.h. der Weiterleitungsknoten MHN 1 hat die Daten DATA von dem Funkzugangspunkt AP empfangen, um sie an die Teilnehmerstation MS weiterzuleiten. Bei einer Kommunikation in Aufwärtsrichtung ist die Rate des Einlesens entsprechend geringer als die Rate des Auslesens.
Zur Vereinfachung sind weitere Bestandteile des Weiterlei- tungsknotens MHN 1 in Figur 3 nicht dargestellt. So kann z.B. eine Vorrichtung zur Synchronisation vorhanden sein, welche die zeitliche Struktur der Daten, wie z.B. Rahmen und Guard Intervalle, erkennt und entsprechende Informationen, welche dem Taktgeber CL die Berücksichtigung der Datenstruktur ermöglicht, an den Taktgeber CL weitergibt. Weiterhin kann eine Kontrollvorrichtung vorgesehen sein, welche Daten von/für verschiedene Teilnehmerstationen verschiedenen Schlangen (englisch: queues) des Speichers MEM zuordnet und zu versen¬ dende Daten von/für Teilnehmerstationen den entsprechenden Zeitschlitzen für die Versendung zuweist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Kommunikation per Funk, bei dem eine Funkstation (MHNl) eine Nachricht auf einem ersten Frequenzband (Bl, B2) von einer ersten weiteren Funkstation (AP, MS) empfängt und auf einem zweiten Frequenzband (Bl, B2) an eine zweite weitere Funkstation (AP, MS) wei¬ terleitet, wobei sich die Breite des ersten Frequenzbandes (Bl, B2) von der Breite des zweiten Frequenzbandes (Bl, B2) unterscheidet, und wobei die Daten der weitergeleiteten Nachricht in Bezug auf ihre Modulation unverändert sind gegenüber den Daten der empfangenen Nachricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Funkstation (MHNl) die Nachricht ohne vorherige Deko¬ dierung und erneute Kodierung der Nachricht weiterleitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Funkstation (MHNSl) die Nachricht ohne vorherige De- modulation und erneute Modulation der Nachricht weiterleitet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Funkstation (MHNl) die Daten der Nachricht mit einer ersten Abtastrate in einen Speicher (MEM) einliest und mit einer zweiten von der ersten unterschiedlichen Abtastrate aus dem Speicher (MEM) ausliest.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Funkübertragung auf dem ersten Frequenzband (Bl) eine auf die Funkstation (MHNl) ausgerichtete Funkabstrahlung durch die erste weitere Funkstation (AP) umfasst und die Funkübertragung auf dem zweiten Frequenzband (B2) Bestandteil eines Joint Transmission Verfahrens ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Funkstation (MHNl) eine weitere Nachricht von der ersten weiteren Funkstation (AP) auf dem ersten Frequenzband (Bl) empfängt und die weitere Nachricht auf einem dritten von dem zweiten Frequenzband (B2) unterschiedli¬ chen Frequenzband (B3) an eine dritte weitere Funkstation weiterleitet, oder bei dem die Funkstation (MHNl) eine weitere Nachricht von einer dritten weiteren Funkstation auf einem dritten von dem ersten Frequenzband (B2) unterschiedlichen Frequenzband (B3) empfängt und die weitere Nachricht an die zweite weitere Funkstation (AP) auf dem zweiten Frequenzband (Bl) weiterleitet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem es sich bei der Funkstation (MHNl) und bei der zweiten weiteren Funkstation (AP) um ortsfeste Funkstationen und bei der ersten weiteren Funkstation (MS) um eine mobile Funkstation handelt, und die Breite des ersten Frequenzbandes (B2) kleiner ist als die Breite des zweiten Fre¬ quenzbandes (Bl), oder bei dem es sich bei der Funkstation (MHNl) und bei der ersten weiteren Funkstation (AP) um ortsfeste Funkstationen und bei der zweiten weiteren Funkstation (MS) um eine mobile Funkstation handelt, und die Breite des ersten Frequenzbandes (Bl) größer ist als die Breite des zweiten Fre¬ quenzbandes (B2) .
8. Funkstation (MHNl) mit
Mitteln zum Empfangen einer Nachricht auf einem ersten Frequenzband (Bl, B2) von einer ersten weiteren Funkstation (AP, MS) , und Mitteln zum Weiterleiten der Nachricht auf einem zweiten Frequenzband (Bl, B2) an eine zweite weitere Funkstation (AP, MS), wobei sich die Breite des ersten Frequenzbandes (Bl, B2) von der Breite des zweiten Frequenzbandes (Bl, B2) unterscheidet, und wobei die Daten der weitergeleiteten Nachricht genauso moduliert sind wie die Daten der empfangenen Nachricht.
9. Funkstation (MHNl) nach Anspruch 8 mit Mitteln zum Weiterleiten der Nachricht ohne vorherige Dekodierung der Nachricht .
10. Funkstation (MHNl) nach Anspruch 8 oder 9 mit Mitteln zum Einlesen der Daten der Nachricht in einen Speicher (MEM) mit einer ersten Abtastrate und zum Auslesen aus dem Speicher (MEM) mit einer zweiten von der ersten unterschiedlichen Abtastrate.
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