DE19610334A1

DE19610334A1 - System for point to multipoint radio network (PMP)

Info

Publication number: DE19610334A1
Application number: DE1996110334
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr Ing Walke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: DE19610334C2

Abstract

The system connects a central, stationary terminal to several stationary terminals, using a modulation of one or more carrier frequencies. There is digital signal transmission over one or several, parallel frequency division multiplex (FDM) channels of a radio frequency band, using a synchronous time division multiplex (TDM) process for forming the TDM channels within the FDM channels. The radio terminals are fitted with high frequency (HF) end stages for one or more mobile radio frequency ranges, and HF end stages for the frequency ranges with low diffraction and reflection, but high radio wave attenuation for the simultaneous connection of terminals with and without visual connections, by the same system. In this way the service parameters are determined in operation.

Description

1. Description and state of the art

Ein Frequenzband zum Betrieb eines Punkt-zu-Mehrpunkt (PMP)-Systems für Teilnehmerzu gangsnetze (Radio in the Local Loop, RLL) hat eine bestimmte Bandbreite, die in sog. FDM- Kanäle (frequency division multiplex, FDM) von z. B. 3.5 MHz und Mehrfachem davon unter teilt ist. PMP-Systeme benötigen zur Übertragung zwischen zentralem und ihren Benutzerter minals meist nur einen Teil eines Frequenzbandes, z. B. einen 3.5 MHz breiten FDM-Kanal zur Realisierung einer vollduplex Übertragungsstrecke mit einer nutzbaren Kapazität von 2.048 kbit/s. Die beispielhaft genannte Kapazität kann zur zweigerichteten Übertragung von Infor mation über getrennte FDM-Kanäle zwischen ortsfesten Benutzer-Funkterminals und der zen tralen Feststation mit der genannten Übertragungsrate (frequency division duplexing, FDD), oder zur Realisierung vieler quasi simultan verfügbarer Zeitmultiplexkanäle (time division mul tiplex, TDM) (kurz: TDM-Kanäle), z. B. je mit 64 kbit/s benutzt werden, die in einem FDM- Kanal realisiert sind, vgl. die Schnittstelle ITU-T G.703. Dabei lassen sich z. B. Kanäle zur Realisierung von ISDN Basisanschlüssen n_*(2B+D) mit n_*144 kbit/s Übertragungsrate reali sieren. Die Richtungstrennung der Zeitkanäle kann über FDD oder TDD (time division duple xing) erfolgen. PMP-Systeme zur flächigen Versorgung eines Gebietes, z. B. eines Ortsnetzes, benutzen Zellcluster, um die Frequenzwiederholung geeignet (statisch) zu organisieren.A frequency band for operating a point-to-multipoint (PMP) system for subscriber access networks (Radio in the Local Loop, RLL) has a certain bandwidth, which is known as FDM channels (frequency division multiplex, FDM) from z. B. 3.5 MHz and multiples of it is divided. PMP systems usually require only part of a frequency band, e.g. B. a 3.5 MHz wide FDM channel for realizing a full duplex transmission path with a usable capacity of 2,048 kbit / s. The capacity mentioned by way of example can be used for two-way transmission of information via separate FDM channels between fixed user radio terminals and the central base station with the transmission rate mentioned (frequency division duplexing, FDD), or for realizing many quasi-simultaneously available time division multiplex channels (time division mul tiplex, TDM) (short: TDM channels), e.g. B. each with 64 kbit / s, which are realized in an FDM channel, see. the interface ITU-T G.703. Here, z. B. Realize channels for the implementation of ISDN basic connections n _* (2B + D) with n _* 144 kbit / s transmission rate. The time channels can be separated using FDD or TDD (time division duplexing). PMP systems for area coverage, e.g. B. a local network, use cell clusters to organize the frequency repetition appropriately (statically).

Die Zuweisung eines Funkfrequenzbandes für PMP-Funk und eines oder mehrerer FDM- Kanäle des Bandes an einen Betreiber der PMP-Systems erfolgt nach übergeordneten Ge sichtspunkten durch eine nationale Behörde (in Deutschland das Bundesamt für Post und Tele kommunikation, BAPT). Übergeordnete Gesichtspunkte sind u. a. Verfügbarkeit von Fre quenzbändern für Funkdienste, zu überbrückende Entfernung für die Nachrichtenübertragung, angestrebte Dienstgüte (Zuverlässigkeit und Bitfehlerhäufigkeit) und bestehende Nutzungen des Frequenzbandes in der Umgebung des beabsichtigten Standortes der geplanten Strecke.The assignment of a radio frequency band for PMP radio and one or more FDM Channels of the band to an operator of the PMP system are carried out according to higher level Ge points of view by a national authority (in Germany the Federal Office for Post and Tele communication, BAPT). Superordinate aspects are u. a. Availability of Fre quenz bands for radio services, distance to be bridged for the transmission of messages, desired quality of service (reliability and bit error rate) and existing uses the frequency band in the vicinity of the intended location of the planned route.

Beim PMP-Funksystem wird ein ortsfestes zentrales Funkterminal mit mehreren ortsfesten Teilnehmerterminals über Funk so verbunden, daß jedes Teilnehmerterminal nur einen Teil der vom zentralen Terminal für das gesamte System zur Verfügung gestellten Übertragungskapa zität ständig exklusiv zugewiesen erhält, um eine Verbindung mit bekannter Übertragungska pazität zwischen zentralem und Teilnehmerterminal (in beide Richtungen) betreiben zu können. Die Übertragungskapazitäten für die kommende und gehende Richtung (aus Sicht des Teil nehmerterminals) müssen nicht gleich groß sein. Jedoch kann die Summe der vom zentralen Terminal zu den einzelnen Teilnehmerterminals gehenden Kanalkapazität die Übertragungska pazität des gewählten bzw. zugewiesenen Frequenzkanals nicht überschreiten. Dasselbe gilt für die Übertragungskapazität der kommenden Richtung. Üblicherweise ist die Funkversorgung des zentralen Terminals auf einen Sektor (z. B. 600 horizontaler Öffnungswinkel) beschränkt, so daß für eine kreisförmige Versorgung um den zentralen Punkt dort mehrere zentrale Terminals betrieben werden müssen.The PMP radio system uses a fixed central radio terminal with several fixed ones Subscriber terminals connected by radio so that each subscriber terminal only part of the transmission capacity provided by the central terminal for the entire system constantly assigned exclusively to connect to known transmission channels capacity between the central and subscriber terminals (in both directions). The transmission capacities for the coming and going direction (from the point of view of the part subscriber terminals) do not have to be the same size. However, the sum of the central Channel to the individual subscriber terminals going to the channel capacity capacity of the selected or assigned frequency channel. The same applies to the transmission capacity of the coming direction. The radio supply is usual of the central terminal limited to one sector (e.g. 600 horizontal opening angles), see above that for a circular supply around the central point there are several central terminals must be operated.

Beispielsweise werden die von einem zentralen Terminal insgesamt verfügbare vollduplex Übertragungsrate von 2.048 kbit/s (netto) eines FDM-Kanals eines Frequenzbandes in symme trische vollduplex TDM-Kanäle zu je 64 kbit/s (netto) aufgeteilt und einzelnen Teilnehmerter minals jeweils eine bestimmte Anzahl von TDM-Kanälen fest zugeordnet wobei z. B. Teilneh merterminal A 7_*64 kbit/s zur Verfügung erhält, Terminal B 5_*64 kbit/s und Terminal C 9_*64 kbit/s, vgl. Bild 1. Die restlichen Kanäle des zentralen Terminals sind im Beispiel ungenutzt und stehen als Reserve zum Anschluß weiterer Teilnehmerterminals zur Verfügung. Im Bei spiel ist unterstellt, daß die Terminals A, B und C je einen 64 kbit/s Kanal für die Signalisierung und die übrigen Kanäle für die Übertragung von Nutzinformation benutzen. Statt dessen könn ten auch, wie beim ISDN-Basisanschluß üblich, je ein 16 kbit/s D-Kanal für zwei 64 kbit/s B- Kanäle vorgesehen werden, oder beliebige andere Übertragungsraten der TDM-Kanäle.For example, the total duplex transmission rate of 2,048 kbit / s (net) of an FDM channel of a frequency band available from a central terminal is divided into symmetrical full duplex TDM channels of 64 kbit / s (net) each and individual subscriber terminals each have a certain number of TDM channels permanently assigned z. B. Participant receives terminal A 7 _* 64 kbit / s, Terminal B 5 _* 64 kbit / s and Terminal C 9 _* 64 kbit / s, cf. Fig. 1. The remaining channels of the central terminal are unused in the example and are available as a reserve for connecting further subscriber terminals. In the game it is assumed that the terminals A, B and C each use a 64 kbit / s channel for signaling and the other channels for the transmission of useful information. Instead, a 16 kbit / s D channel for two 64 kbit / s B channels, or any other transmission rates of the TDM channels, could also be provided, as is customary with the ISDN base connection.

Die Antennen von zentralem und Teilnehmerterminal haben Sichtverbindung, wenn Frequenz bänder benutzt werden, wie sie bei Richtfunk üblich sind, vgl. Bild 1 und kommen ohne Sicht verbindung aus, wenn Frequenzbänder wie bei Mobilfunk benutzt werden. Bild 2 zeigt am Bei spiel des DECT-Systems ein Szenario mit Montage der Feststationen oberhalb und Bild 3 ein Szenario mit Montage der Feststationen unterhalb der Dächer und Bild 4 zeigt beispielhaft die Funkausleuchtung bei 2 GHz der entsprechenden Antennenanordnungen, aus der hervorgeht, daß durch Beugung auch Gebiete hinter Gebäuden ausgeleuchtet werden (der Ort der Feststa tion ist durch ein Kreuz in einem Quadrat markiert).The antennas of the central and subscriber terminals have line of sight when frequency bands are used, as is common with directional radio, cf. Fig. 1 and do not need a line of sight if frequency bands are used as in mobile telephony. Figure 2 shows an example of the DECT system with the installation of the base stations above and Figure 3 a scenario with the installation of the base stations below the roofs and Figure 4 shows the radio coverage at 2 GHz of the corresponding antenna arrangements, which shows that by diffraction areas behind buildings are also illuminated (the location of the festival station is marked by a cross in a square).

1.1 Dynamic channel selection

Dynamische Kanalwahl ist von modernen zellularen bzw. schnurlosen Mobilfunksystemen be kannt, um Kanäle zur Kommunikation zwischen Mobil- und Basisstation aufgrund von Mes sungen einer oder beider beteiligter Seiten auszuwählen, die am aktuellen Ort von Mobil- und Basisstation einen ausreichend großen Wert der Empfangsfeldstärke (radio signal strength indi cator, RSSI) und einen ausreichend großen relativen Störabstand (carrier-to-interference ratio, C/I) für die angestrebte Dienstgüte der Verbindung haben. Dabei werden die lokale Feldstärke und Interferenzsituation von Basis- und Mobilterminal während der Dauer einer Verbindung dynamisch erfaßt, die sich aufgrund von Mobilität ständig ändert und durch dynamischen Wechsel (handover) auf den günstigsten Kanal optimiert. Die Kanäle werden auch während Kommunikationspausen, bei denen die Terminals keinen Kanal und keine Verbindung betrei ben, ständig vermessen und das Ergebnis vorsorglich in Tabellen von Basis- und Mobilterminal verwaltet, um geeignete Kanäle für einen zukünftigen Verbindungsaufbau zu kennen. Das Verfahren ist im DECT-System (Digital European Cordless Telecommunications) [2] einge führt. Das DECT-System ist aufgrund seiner gesamten Kapazität nicht zum Anschluß mehrerer Benutzerterminals mit hohen Übertragungsraten, z. B. je n_*144 kbit/s (n = 2, 3, . . ) geeignet. Es wird hier unterstellt, daß Verfahren zur dynamischen Kanalwahl, ähnlich wie beim DECT- System, auch für PMP-Systeme angewendet werden.Dynamic channel selection is known from modern cellular or cordless mobile radio systems in order to select channels for communication between the mobile and base station on the basis of measurements of one or both parties involved, which have a sufficiently large value of the reception field strength (radio signal strength indicator (RSSI) and a sufficiently large relative carrier-to-interference ratio (C / I) for the desired quality of service of the connection. The local field strength and interference situation of the base and mobile terminal are recorded dynamically during the duration of a connection, which constantly changes due to mobility and is optimized by dynamic change (handover) to the cheapest channel. The channels are continuously measured even during communication breaks in which the terminals do not operate a channel or a connection, and the result is managed as a precaution in tables from the base and mobile terminal in order to identify suitable channels for future connection establishment. The procedure is introduced in the DECT system (Digital European Cordless Telecommunications) [2]. Due to its total capacity, the DECT system is not suitable for connecting several user terminals with high transmission rates, e.g. B. each n _* 144 kbit / s (n = 2, 3,..) Suitable. It is assumed here that methods for dynamic channel selection, similar to the DECT system, are also used for PMP systems.

2. Problems when using PMP systems to supply different User groups

Im Zugangsnetz eines Telekommunikationsnetzes sind drei Benutzergruppen zu unterscheiden:There are three user groups in the access network of a telecommunications network:

1. large corporate customers with private branch exchanges for voice and data due to it required transmission rate between customer and telecommunications network constantly one Transmission path with z. B. the n-fold capacity of an ISDN primary rate connection (each 2 Mbit / s) (n = 1,2,..)
2. Medium and small corporate customers with private branch exchanges for voice and possibly data that due to the required transmission rate between customer and telecommunications network constantly or temporarily transmission capacity corresponding to n times the capacity ISDN connection (144 kbit / s each) (n = 1, 2,.. 8).
3. Private customers and small corporate customers who have permanent or intermittent transmission capacity corresponding to an analog telephone line up to an ISDN base connection.

Zum Anschluß der Benutzer der Gruppe 1 an das Telekommunikationsnetz kommen, entspre chend dem heutigen Stand der Technik, Kabel, Glasfaser und Richtfunk infrage. Daneben kommen erfindungsgemäß PMP-Systeme mit Sichtverbindung der Antennen der betroffenen Terminals gemäß Bild 1 infrage, die eine sehr große Gesamtübertragungskapazität haben, z. B. n_*34 Mbit/s (n = 1, 2, . . ), die in Form von FDMA/TDMA-Kanälen auf solche Benutzer dyna misch aufgeteilt wird.To connect the users of group 1 to the telecommunications network come in accordance with the current state of the art, cable, fiber optic and microwave radio. In addition, according to the invention, PMP systems with line-of-sight connection of the antennas of the terminals concerned according to FIG. 1 are possible, which have a very large total transmission capacity, e.g. B. n _* 34 Mbit / s (n = 1, 2,..), Which is dynamically distributed in the form of FDMA / TDMA channels to such users.

Für Benutzer der Gruppe 2 kommen, entsprechend dem heutigen Stand der Technik, neben Kabel insbesondere PMP-Systeme mit Sichtverbindung der Antennen der betroffenen Termi nals gemäß Bild 1 infrage, bei denen die FDMA/TDMA-Kanäle dynamisch (evtl. z. T. oder ganz statisch) den einzelnen Teilnehmerterminals zur Verbindung mit dem zentralen Terminal zugewiesen werden.For users of group 2, according to the current state of the art, in addition to cables, PMP systems with line of sight of the antennas of the affected terminals in accordance with Figure 1 are particularly suitable, in which the FDMA / TDMA channels are dynamic (possibly partially or static) can be assigned to the individual subscriber terminals for connection to the central terminal.

Für Benutzer der Gruppe 3 kommen, entsprechend dem heutigen Stand der Technik, neben Kabel insbesondere PMP-Systeme infrage, die überwiegend ohne Sichtverbindung der Anten nen der betroffenen Terminals auskommen müssen, weil der Arbeits- und Kosten-Aufwand für die Positionierung der Antennen zur Erzielung einer Sichtverbindung zu groß ist. Ein typisches Beispiel dafür ist das DECT-RLL-System zur Versorgung von Benutzern im Zugangsnetz, vgl. Bilder 2, 3 und 4.For users of group 3, according to the current state of the art, in addition to cables, PMP systems in particular come into question, which predominantly have to do without line of sight of the antennas of the terminals concerned, because of the labor and cost involved in positioning the antennas to achieve them a line of sight is too large. A typical example of this is the DECT RLL system for supplying users in the access network, cf. Pictures 2, 3 and 4.

Zur Zeit sind PMP-Systeme in Entwicklung bzw. am Markt verfügbar, die auf die Bedürfnisse einzelner Benutzergruppen zugeschnitten sind. Beispielsweise findet man Funksysteme vor fürPMP systems are currently being developed or are available on the market that meet the needs individual user groups are tailored. For example, there are radio systems for

- Group 1 using directional radio,
- Group 2, the PMP systems with line of sight for operation in frequency ranges with use low diffraction of the radio waves (e.g. at 7, 10, 17, 26, 29 GHz),
- Group 3, which use PMP systems in frequency bands that also have a radio connection enable without line of sight (e.g. 0.4, 0.9, 1.9, 2.4, 3.4 GHz "mobile radio frequency Area").

Um die Bedürfnisse verschiedener Benutzergruppen zu befriedigen, bieten Hersteller Kombi nationen von Funksystemen an, z. B. das DECT-System für Benutzer der Gruppe 3 und ein System mit proprietärer Architektur und nicht standardisierten Protokollen, gemäß Bild 1 zur Versorgung von Benutzern der Gruppe 2. Diese Systeme unterscheiden sich bzgl. der benutz ten Übertragungsfrequenzen, der Systemarchitektur, den angewandten Protokollen für den Informationstransport, die Netzverwaltung und Netzsteuerung usw. Es wird also durch geeig nete Zusammenschaltung zweier oder mehrerer Systeme an bestimmten Schnittstellen ein Hy bridsystem gebildet, das aus weitgehend oder völlig verschiedenen Systemen besteht, um die Bedürfnisse der betrachteten Benutzergruppen abzudecken.In order to meet the needs of different user groups, manufacturers offer combinations of radio systems, e.g. B. the DECT system for users of group 3 and a system with proprietary architecture and non-standardized protocols, as shown in Figure 1 to supply users of group 2. These systems differ in terms of the transmission frequencies used, the system architecture and the protocols used for information transport, network management and network control, etc. It is thus formed by a suitable interconnection of two or more systems at certain interfaces, a hybrid system consisting of largely or completely different systems to cover the needs of the user groups under consideration.

3. Solution according to the invention

Diese Erfindung sieht vor, für die Benutzergruppen 2 und 3 dasselbe System mit einer Organi sation und Übertragungstechnik entsprechend [1] zu verwenden mit frequenzbandspezifischen Funkendstufen, nämlich Hochfrequenz(HF)-Endstufen für den Mobilfunkfrequenzbereich (mit erheblicher Wellenbeugung und Reflexion) und HF-Endstufen für einen (oder mehrere) Fre quenzbereiche mit geringer Beugung und Reflexion der Funkwellen, vgl. Bild 5. Dort ist das System nach Bild 1 um eine geeignete HF-Endstufe erweitert worden (sichtbar über die ande ren Antennen bei der Feststation und den privaten Teilnehmern), um auch abgeschattet liegen de private Benutzer mit entsprechenden Frequenzen durch Mehrwegeausbreitung zu erreichen. In einer Ausprägung sieht die Erfindung vor, auch die Gruppe 1 mit einem PMP-System ent sprechend großer Kapazität mit einer Organisation entsprechend [1] zu bedienen und die Be nutzergruppen 1, 2 und 3 durch dasselbe System mit frequenzbandspezifischen Funkendstufen zu bedienen. Eine Ausprägung des Systems sieht vor, die Gruppen 1 und 2 durch dasselbe PMP-System mit Organisation und Aufbau entsprechend [1] mit frequenzbandspezifischen oder auch einer einheitlichen HF-Endstufe zu bedienen.This invention provides for the same system with an organization and transmission technology according to [1] to be used for user groups 2 and 3 with frequency band-specific radio output stages, namely radio frequency (RF) output stages for the mobile radio frequency range (with considerable wave diffraction and reflection) and RF output stages for one (or more) frequency ranges with low diffraction and reflection of the radio waves, cf. Figure 5. There the system according to Figure 1 has been extended by a suitable RF power amplifier (visible via the other antennas at the base station and the private subscribers) in order to reach shaded private users with corresponding frequencies by multipath propagation. In one form, the invention provides that group 1 with a PMP system with a correspondingly large capacity can be operated with an organization corresponding to [1] and the user groups 1, 2 and 3 can be operated by the same system with frequency band-specific radio output stages. One version of the system provides for groups 1 and 2 to be operated with the same PMP system with organization and structure in accordance with [1] with frequency band-specific or a uniform RF output stage.

Die Dienste und Protokolle der Schichten 1 bis 7 (OSI-Referenzmodell) der erfindungsgemä ßen Systeme werden für die jeweiligen Benutzergruppen gleichartig gestaltet und gemeinsam genutzt. Da es sich um Kommunikationssysteme handelt, dienen die Funktionen der Schichten 1 bis 4 dem Nachrichtentransport. Die Schichten 5 bis 7 betreffen systemspezifische, anwen dungsbezogene Aufgaben, die auch den Betrieb, die Wartung usw. des Systems betreffen.The services and protocols of layers 1 to 7 (OSI reference model) of the invention Systems are designed in the same way for the respective user groups and jointly utilized. Since these are communication systems, the functions of the layers serve 1 to 4 the message transport. Layers 5 to 7 relate to system-specific applications tasks related to the operation, maintenance, etc. of the system.

3.1 Justification for the expediency of the invention

Als Folge der Deregulierung des Telekommunikationssektors in Europa und aufgrund des Entwicklungsstandes, der daraus resultierenden Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit und der Kosten werden PMP-Funksysteme in stark wachsender Zahl eingesetzt, um neuen Telekom munikations-Netzbetreibern Zugang zu Teilnehmern im Ortsnetz zu ermöglichen. Da Be nutzergruppen unterschieden werden müssen, die aufgrund ihres Kommunikationsbedarfs un terschiedliche Deckungsbeiträge zu den Kosten des Gesamtsystems beitragen, sind Funksyste me für unterschiedliche Benutzergruppen mit verschiedener Architektur und verschiedenen Protokollen (ISO/OSI Schichten 1 bis 7) entwickelt worden, die jeweils spezifische Anwen dungsnischen abdecken.As a result of the deregulation of the telecommunications sector in Europe and due to the Level of development, the resulting reliability and availability and the Costs, PMP radio systems are used in a rapidly growing number to new telecom to enable communication network operators to access subscribers in the local network. Since Be user groups must be differentiated, which due to their communication needs un Different contribution margins contribute to the costs of the overall system are radio systems me for different user groups with different architecture and different Protocols (ISO / OSI layers 1 to 7) have been developed, each with specific applications cover niche markets.

Wegen der Knappheit von Frequenzen für diese Anwendungen, die bei Nutzung von Mobil funkfrequenzbändern zu besonders kostengünstigen Lösungen für PMP-Systeme führen wür den, sind die Hersteller gezwungen, auch zu höheren verfügbaren Frequenzbereichen mit ge ringer Beugung und Reflexion aber hoher Dämpfung der Funkwellen auszuweichen, um Sy steme mit hoher Kapazität für entsprechende Benutzergruppen realisieren zu können.Because of the scarcity of frequencies for these applications when using mobile radio frequency bands lead to particularly cost-effective solutions for PMP systems manufacturers are forced to use higher frequency ranges Ringer diffraction and reflection but high attenuation of radio waves to avoid sy to be able to implement high-capacity systems for corresponding user groups.

Für den Telekommunikations-Netzbetreiber ergibt sich daraus die Situation, daß er bei der Versorgung unterschiedlicher Benutzergruppen verschiedene Systeme nebeneinander in sich überlappenden Versorgungsgebieten des Ortsnetzes einsetzen muß, was zu einem Mehrauf wand durch Schulung, Lagerhaltung, Überwachung und Steuerung des laufenden Betriebs, Einsatz der zugehörigen Verwaltungs- und Abrechnungssoftware usw. führt. Tatsächlich wer den von der Industrie durchweg Kombinationen verschiedener Systeme angeboten, um z. B. die Bedürfnisse der Benutzergruppen 2 und 3 abzudecken.For the telecommunications network operator, this results in the situation that he is at the Supply different user groups different systems side by side overlapping supply areas of the local network must use, which leads to an additional through training, warehousing, monitoring and control of ongoing operations, Use of the associated management and accounting software, etc. leads. Indeed who the combinations of various systems offered by the industry, e.g. B. the To meet the needs of user groups 2 and 3.

Die zu lösende Aufgabe des Anschlusses von Benutzern eines PMP-Systems über Funk ist aber tatsächlich dieselbe, unabhängig vom jeweils benutzten Frequenzband, in dem das jeweilige System arbeitet.However, the task of connecting users of a PMP system via radio to be solved is actually the same, regardless of the frequency band used, in which the respective System works.

Die Erfindung beseitigt die vom gleichzeitigen Betrieb unterschiedlicher Systeme herrührenden o.g. Probleme, indem nur ein System benutzt wird, das lediglich im Funkteil unterschiedliche Ausprägungen aufweist, um regulatorisch für bestimmte Frequenzbereiche vorgesehene Nut zungen berücksichtigen und dementsprechende Funkdienste realisieren zu können.The invention eliminates those resulting from the simultaneous operation of different systems o.g. Problems by using only one system that only differs in the radio part Has characteristics in order to provide a regulatory groove for certain frequency ranges considerations and to be able to implement corresponding radio services.

3.2 Brief characterization of the system according to the invention

Das erfindungsgemäße System setzt die Fähigkeiten des in [1] beschriebenen Systems voraus und unterstellt seinen Einsatz in gleichzeitig mindestens zwei bzgl. der Wellenausbreitung ver schiedenen Frequenzbändern. Dabei bedient es mindestens zwei der drei o.g. Benutzergruppen. Es ist dadurch charakterisierbar, daß die Kanalwahl von FDM- und/oder TDM-Kanälen dyna misch erfolgt, indem die beteiligten Funkterminals mit den Zielen Optimierung der Empfangs leistung bei Minimierung der Interferenzleistung im System und/oder Optimierung der Dienst güte der betriebenen Funkstrecke (gemessen über die Bitfehlerhäufigkeit) über geeignete Ver fahren (Algorithmen) bzw. die zugehörigen (Meß- und Steuerungs-) Einrichtungen verfügen. Die Kanalwahl bzw. der Wechsel eines Kanals erfolgt nach Absprache zwischen den beteiligten Terminals mit Hilfe geeigneter Protokolle (Algorithmen), wobei die jeweilige Empfangssituati on bzgl. aller bzw. einiger infrage kommender Kanäle ermittelt und ausgetauscht wird und ein günstiger (vollduplex) FDM/TDM-Kanal im Einvernehmen der beteiligten Terminals ausge wählt und in Betrieb genommen wird. Die Initiative für einen Kanalwechsel kann von jedem zentralen oder Teilnehmerterminal ausgehen. Um diese Aufgaben durchzuführen, verfügen die Funkterminais über Meßeinrichtungen zur Überwachung der zum Zeitpunkt der Messung nicht betriebenen FDM- und TDM-Kanäle, parallel und quasi gleichzeitig zum Betrieb anderer ge nutzter Kanäle.The system according to the invention requires the capabilities of the system described in [1] and assumes its use in at least two with respect to wave propagation different frequency bands. It serves at least two of the three above. User groups. It can be characterized in that the channel selection of FDM and / or TDM channels is dynamic Mixing is done by optimizing the participating radio terminals with the goals of receiving performance while minimizing interference performance in the system and / or optimizing the service quality of the operated radio link (measured via the bit error rate) via suitable ver driving (algorithms) or the associated (measuring and control) equipment. The channel selection or the change of a channel takes place after agreement between the involved Terminals using suitable protocols (algorithms), the respective reception situation on with respect to all or some of the possible channels is determined and exchanged and a cheaper (full duplex) FDM / TDM channel by agreement of the participating terminals is selected and put into operation. Anyone can take the initiative to change channels central or subscriber terminal. To carry out these tasks, the Radio terminals via measuring devices for monitoring the at the time of the measurement are not operated FDM and TDM channels, parallel and quasi simultaneously to operate other ge channels used.

Die Übertragungskapazität in Form von Kanälen des PMP-Systems wird auf Anfrage der Be nutzerterminals für eine befristete oder unbefristete Dauer zugewiesen. Die Gesamtkapazität des PMP-Systems kann deshalb optimal auf die versorgten Benutzerterminals aufgeteilt wer den, weil sie dynamisch (evtl. z. T. statisch) den Terminals verfügbar gemacht wird.The transmission capacity in the form of channels of the PMP system is available on request from Be assigned to user terminals for a limited or unlimited period. The total capacity of the PMP system can therefore be optimally divided between the supplied user terminals because it is made available to the terminals dynamically (possibly partially statically).

Die vorliegende Erfindung erweitert die Erfindung nach [1] um den gleichzeitigen Betrieb in deutlich unterschiedlichen Frequenzbändern, um den Bedürfnissen der verschiedenen Be nutzergruppen und der Verfügbarkeit von Frequenzen für diesen Zweck Rechnung zu tragen.The present invention extends the invention according to [1] by simultaneous operation in clearly different frequency bands to meet the needs of different be user groups and the availability of frequencies for this purpose.

literature

[1] Bernhard Waike: Richtfunksystem bzw. Punkt-zu-Mehrpunkt Funksystem mit dezentral gesteuerter dynamischer Kanalwahl und dynamischer Kapazitätszuweisung, Patentanmeldung Aktenzeichen 196 05 873.2, Deutsches Patentamt München, 17. Febr. 1996,
[2] ETSI/RES, Digital European Cordless Telecommunications (DECT), European Telecom munications Standard ETS 300 175, Part 1-6, 06921 Sophia Antipolis, Cedex, France, 1991.[1] Bernhard Waike: Directional radio system or point-to-multipoint radio system with decentrally controlled dynamic channel selection and dynamic capacity allocation, patent application file number 196 05 873.2, German Patent Office Munich, February 17, 1996,
[2] ETSI / RES, Digital European Cordless Telecommunications (DECT), European Telecom munications Standard ETS 300 175, Part 1-6, 06921 Sophia Antipolis, Cedex, France, 1991.

Claims

1. Devices and methods for a point-to-multipoint radio system for connecting a central fixed terminal with several fixed terminals (PMP directional radio) using modulation of one or more carrier frequencies with digital signal transmission over one or more parallel FDM channels one for this provided radio frequency band and, if necessary, using the synchronous time division multiplex method for forming TDM channels within FDM channels by means of periodic pulse frames for the transmission of continuous message streams (e.g. as with ISDN) and / or discontinuous messages (e.g. data packets as with X.25 packet switching, frame relay or ATM), characterized in that radio terminals with frequency band-specific radio stages, z. B. RF power amplifiers for one or more mobile radio frequency ranges and RF power amplifiers for frequency ranges with low diffraction and reflection, but high attenuation of the radio waves are equipped to connect terminals without and terminals with line of sight connections through the same system and via facilities for measuring the reception field strength and / or the relative signal-to-noise ratio and / or the bit error frequency in all used, even in FDM and / or TDM channels not used for the transmission to the respective partner, and use these facilities in operation to determine quality of service parameters ( RSSI, C / I, BER) of these channels.

2. Point-to-multipoint radio system according to claim 1, characterized in that the Ka Channel selection of FDM and / or TDM channels is done dynamically by the radio involved terminals with the aim of optimizing the reception performance while minimizing the interfe limit performance in the system and / or optimization of the quality of service of the operated radio link (characterized by bit error rate, connection interruption and connection ab probability of breakage, etc.) using methods (algorithms) or the associated (measuring and control) facilities have to be a Be before setting up the radio link evaluation of all or some eligible FDM / TDM channels continuous and / or periodic measurements of the received signal power and / or the S / C ratio and / or the frequency of bit errors on all principally approved FDM Channels and, if applicable, TDM channels of the relevant radio band (possibly also other radio bands der) and determine which FDM / TDM channels are "cheap" (i.e. the be enable quality of service) in order to follow the evaluation or overlap controls one or more channels that are rated as low-priced using a channel selection algorithm channels, possibly taking into account specifications for permissible channel numbers, for the Be to select the directional radio or PMP radio system.

3. point-to-multipoint radio system according to claim 1, characterized in that during of the operation of a radio link, the terminals involved an evaluation of all or some carry out candidate channels, with continuous and / or periodic Mes solutions of the received signal power and / or the signal-to-noise ratio C / I and / or the bit errors frequency on all principally approved, own and currently not used for operation FDM / TDM channels of the radio band in question (possibly also other radio bands) are used to determine which channels are "cheap" alternatives (i.e. the enable best quality of service) and possibly controlled by a channel selection algorithm or several low-priced channels, possibly taking into account specifications for casual channel numbers to select and open for the future operation of a connection On the basis of measurements, channels that are recognized as being unfavorable, by a not or Hardly noticeable (seamless) channel change (handover) during operation against cheaper ones switch.

4. point-to-multipoint radio system according to claims 1 and 3, characterized in that during the operation of a radio link and possibly in the event of a fault or unsatisfactory Quality of service of the currently used channel, in consultation with the partner terminal on the end of the radio link, dynamic (during the operation of the radio link) without or Switching to another channel with little data loss (handover).

5. PMP radio system according to claims 1, 3 and 4, characterized in that FDM and / or TDM channel change can only be carried out if due to the mutual Exchange and comparison of measurement data with respect to both transmission directions of betei terminated terminals with regard to possible target channels, the assumption is justified that the change to a target channel (with respect to both transmission directions) does not cause significant interference whose radio links lead.

6. PMP radio system according to claims 1, 3, 4 and 5, characterized in that external through a network management function, threshold values for quality of service parameters and used Algorithms for channel evaluation and channel change are specified, which are decentralized are used in the terminals, and that states and measured values are stored in the terminals can be asked.

7. microwave or PMP radio system according to claims 1, 3, 4, 5 and 6, characterized records that the parameters measured and calculated before or during operation in tables each FDM / TDM channel recorded in each station and used as a basis for decision-making and terminals, based on these tables, intelligent algorithms for comparison Use appropriate evaluation of the corresponding channels to achieve the goals of the invention how to use the smallest possible transmit power while maintaining the required quality of service respective radio link, minimization of interference with other systems by suitable Evaluation of the measured values and power control with observed decrease or closing to achieve the quality of service of the radio link.

8. PMP radio system according to the preceding claims, characterized in that the transmission power P _s used by a terminal is coded in stages, the value P _s currently used on each radio link is transmitted periodically as a network management message from each terminal, so that it all becomes known to other terminals if they can receive the FDM / TDM channel and terminals choose the FDM / TDM channel in the channel selection which achieves the desired quality of service with the lowest transmission power.

9. PMP radio system according to claims 1 to 8, in which both transmission directions by using a method for directional separation in the time domain by reserve tion of a certain number of time slots of the pulse frame for each transmission direction (time division duplexing, TDD) are transmitted over the same FDM channel.

10. PMP radio system according to claims 1 to 8, in which both transmission directions by using a method for directional separation in the frequency domain (frequency division duplexing, FDD) can be transmitted via different FDM / TDM channels.

11. PMP radio system according to claims 1 to 10, wherein the transmission capacities for the coming and going direction (from the point of view of the subscriber terminal) the same or ver are different and the sums of all coming or going from the central terminal Transmission capacities of the channels are the same or different.

12. PMP radio system according to claims 1 to 11, in which the radio supply of the central Terminals on a horizontal sector (e.g. 30 °, 60 °, 90 ° or 120 ° opening angle) and a vertical sector (z. B. 30 ° opening angle) is limited so that the central An antenna gain occurs for a circular area coverage around the terminal central point, possibly several central terminals with their own antenna systems per sector must be operated, the subscriber terminals with or without directed antennas working (and corresponding antenna gain).

13. PMP radio system according to claims 1 to 12, wherein the central terminal Informatio about the utilization of the operated radio leased lines and freely available unge used channel capacity and the subscriber terminals via network management makes available, respecting channels reserved for existing radio links, even if they are temporarily not used.

14. PMP radio system according to claim 13, wherein subscriber terminals temporarily determined Ka channels of your leased line from / to the central terminal for temporary or permanent Can offer to other radio links of the same PMP system.

15. PMP radio system according to claims 13 or 14, in the subscriber terminals and that central terminal via facilities for dynamic setup and triggering of FDM / TDM channels have the capacity to transmit a radio link (possibly in Agreement with the central terminal) to adapt to current needs by use their facilities for dynamic channel selection.

16. PMP radio system according to claims 13 to 15, in which unused channels a Ken wear to be able to distinguish their condition (available / occupied).

17. PMP radio system according to claims 13-16, wherein the transmission capacity of a Radio link (fixed radio link) dynamically meets the current needs of communication terminals are adjusted (increased or decreased).

18. PMP radio system according to claims 1-17, in which the actual and the temporary additional transmission capacity used is billed.

19. Point-to-multipoint radio system according to claims 1-18 in which several at the same time FDM channels are operated for the same connection and individual channels of the connection dynamic change to the quality of service with unchanged or dynamic maintain increased or decreased transmission capacity.

20. PMP system according to claims 1-19 without dynamic channel allocation.