DE10125728A1 - Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen über eine TDMA-Datenübertragungsstrecke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen über eine TDMA-Datenübertragungsstrecke, wenn die Übertragungsstrecke intermittierenden oder periodischen Interferenz-Bursts unterworfen ist, deren Dauer relativ zur Dauer eines Datenrahmens kurz ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Anwesenheit von intermittierenden oder periodischen Interferenz-Bursts detektiert, optional auch die Phase verwendeter Datenrahmen bezüglich der Interferenz-Bursts. Datenpakete werden über einen ersten und einen dergestalt gewählten zweiten Zeitschlitz übertragen, dass der zweite Zeitschlitz zeitlich vom ersten um eine Dauer beabstandet ist, die länger als die typische Dauer eines Interferenz-Bursts ist. Dann wird jedes Datenpaket sowohl auf dem ersten als auch dem zweiten Zeitschlitz übertragen, oder es wird festgestellt, ob ein periodischer Burst im ersten oder zweiten Zeitschlitz auftritt, um dann das Datenpaket auf den jeweils anderen Zeitschlitz zu übertragen. Optional kann die Datenrahmenphase mit der Phase regelmäßig auftretender Interferenz-Bursts synchronisiert werden, so dass letztere während eines vorgegebenen Zeitschlitzes im Datenrahmen auftreten. DOLLAR A Verwendung z. B. für Schnurlostelefone.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Daten­ paketen über eine Datenübertragungsstrecke mit Zeitvielfachzugriff (TDMA), wenn die Übertragungsstrecke intermittierenden periodischen Burst-Interferenzen mit relativ zur Zeitdauer eines Datenrahmens kurzer Dauer unterworfen ist.

Schnurlostelefone haben in den letzten Jahren zunehmende Verbreitung gefunden. Mit der Implementierung verbesserter Technologie in den Ent­ wurf von Schnurlostelefonen wurde deren Tonqualität und Zuverlässigkeit beträchtlich verbessert, was zur zunehmenden Ausbreitung und Akzeptanz von schnurlosen Telefongeräten im privaten und auch im kommerziellen Bereich geführt hat.

Mit zunehmender Verbreitung von Schnurlostelefonen, die mit einer Funk­ frequenz(RF)-Kommunikationsstrecke arbeiten, welche zwischen einem Telefonhandapparat und einer Basiseinheit aufgebaut wird, und anderen drahtlosen Geräten wurde jedoch andererseits das elektromagnetische Spektrum, über das solche Geräte kommunizieren, zunehmend besetzt. Zudem wird von der Allgemeinheit eine erhöhte Anzahl anderer elektroni­ scher Geräte benutzt. Viele dieser Geräte strahlen elektromagnetische Energie ab, die das Spektrum "verunreinigen", über das die drahtlosen Ge­ räte kommunizieren müssen. Als Resultat dieser fälschlichen Übertragun­ gen und von abgestrahltem Rauschen erfahren drahtlose Geräte üblicher­ weise Übersprechen und Interferenz, was eine exakte und zuverlässige Signalübertragung behindert.

Um die Überlastung des elektromagnetischen Spektrums zu reduzieren, das für die Nutzung durch Schnurlostelefone und andere persönliche drahtlose Geräte bestimmt ist, wurden zahlreiche Techniken zur Vermei­ dung von Interferenz im Frequenzbereich entwickelt. Diese Techniken beinhalten typischerweise ein Ändern derjenigen Funkfrequenzen, die zu den "Kanälen" gehören, über die ein drahtloses Gerät kommuniziert, um zu versuchen, extern erzeugte, abgestrahlte elektromagnetische Energie zu vermeiden. Außerdem wurden zusätzliche Frequenzbänder für persönliche drahtlose Kommunikationsgeräte zugewiesen, um den Gerätedatenverkehr zu verbreitern und die Wahrscheinlichkeit für Interferenzen zu verringern.

Bekannte Systeme verwenden zahlreiche verschiedene Techniken zur Vermeidung der Effekte von RF-Interferenz, die im Kommunikationsband eines Gerätes auftritt. Viele solcher Techniken beinhalten eine Änderung der RF-Übertragungseigenschaften des Frequenzbereichs des Systems. Beispielsweise können Anrufe zu einer anderen Trägerfrequenz übergeben werden, oder rauschbehaftete Kanäle im Sprungmuster eines Frequenz­ sprung-Streuspektrumsystems können durch andere Kanäle ersetzt wer­ den. Solche Kanalsubstitutionstechniken sind besonders zur Vermeidung von kontinuierlichen schmalbandigen Interferenzquellen effektiv, wie sie durch andere Schnurlostelefone erzeugt werden können.

In jüngerer Zeit ist das ISM-Band bei 2,4 GHz zur Nutzung durch Schnur­ lostelefone und andere drahtlose Geräte populär geworden. Im ISM-Band von 2,4 GHz arbeitende Telefone verwenden normalerweise ein TDMA- Kommunikationsprotokoll passend zum DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications)-Standard, wie im ETSI-Standard ETS 300 175-2, Abschnitt 4.2, September 1996 definiert. Aufgrund der Eigenschaften und Regulierung des 2,4 GHz-Bandes können darauf arbeitende Geräte einen vergrößerten Bereich und/oder eine erhöhte Bandbreite verglichen mit an­ deren verfügbaren Frequenzbändern bieten. Der DECT-Standard wird weltweit sehr stark für drahtlose Anwendungen einschließlich Schnurloste­ lefonen, drahtlosen Büroeinrichtungen und drahtlosen Heimtelefonverbin­ dungen eingesetzt. Er erlaubt Mehrfachkommunikationsverbindungen zwi­ schen Geräten auf einer einzigen RF-Trägerfrequenz durch die Nutzung der Zeitmultiplextechnik. Auf den Erfolg von DECT in Europa, Afrika und Südamerika hin wurde für den nordamerikanischen Markt eine als WDCT (Worldwide Digital Cordless Telecommunications) bezeichnete Variante von DECT entwickelt. Der WDCT-Standard wird gegenwärtig für die Nut­ zung auf dem 2,4 GHz-ISM-Band populär.

Eine merkliche Schwierigkeit, auf die Entwickler von Elektronikausrüstun­ gen stoßen, die das 2,4 GHz-ISM-Band nutzen, stellt Interferenz dar, die durch den Betrieb eines üblichen Haushaltsmikrowellenherdes erzeugt wird. Mikrowellenherde erzeugen während ihres Betriebs ein beträchtliches Maß an RF-Energie über den 2,4 GHz-Frequenzbereich hinweg. Daher er­ fährt ein im Betrieb befindliches 2,4 GHz-Schnurlostelefon herkömmlicher Auslegung normalerweise eine beträchtliche Interferenz, wenn es sich in der Nähe eines aktiven Mikrowellenherdes befindet. Eine solche Interfe­ renz verschlechtert die Tonqualität des Telefonanrufs in einem störenden, wenn nicht zur Unbrauchbarkeit führenden Maß. Der Einfluss von Mikro­ wellenstrahlung auf den Schnurlostelefonbetrieb ist besonders signifikant, wenn Nutzer die Basiseinheit des Schnurlostelefons direkt auf einem Mikro­ wellenherd platzieren. Unter bestimmten Umständen kann ein Schnurlos­ telefonanruf, der in Anwesenheit von durch einen Mikrowellenherd erzeug­ ter Interferenz geführt wird, völlig zusammenbrechen.

Bekannte Techniken zur Vermeidung von Interferenz im Frequenzbereich sind in Anwesenheit einer Interferenzquelle, die Störenergie über einen beträchtlichen Teil eines Kommunikationsbandes hinweg emittiert, von be­ grenzter Effektivität. Es ist anzunehmen, dass ein Mikrowellenherd ein be­ trächtliches Maß an interferierender RF-Energie auf dem größten Teil der im 2,4 GHz-ISM-Band definierten Frequenzkanäle abstrahlt.

Neben der Zuverlässigkeit und der Tonqualität ist die Energieeffizienz von schnurlosen Telefonhandapparaten ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Auslegung von Schnurlostelefonen. Die Kunden von Schnurlostelefonen verlangen nach Telefonen mit erhöhter Batterielebensdauer, d. h. die Ge­ sprächsdauer und die Zeitdauer zwischen erforderlichen Ladevorgängen des Telefonhandapparates sollten so groß wie möglich sein. Andererseits wünscht der Verbraucher kompakte tragbare Telefonhandapparate mit niedrigem Gewicht, was wiederum deren physikalische Abmessung und somit die elektrische Kapazität der Batterie begrenzt, die eingebaut werden kann. Während Technologien hinsichtlich kompakten Batterien mit hoher Energiedichte eine Lösung darstellen, sind diese relativ kostenaufwendig, was die Kosten von Schnurlostelefonen erhöht, die solche Batterien hoher Dichte zur Erhöhung der Gesprächsdauer einsetzen.

Des weiteren verwenden gewisse fortschrittlichere drahtlose Kommunikati­ onssysteme Mehrfachkommunikationsstrecken über einen einzigen, im Zeitmultiplex betriebenen Datenrahmen. Beispielsweise können fortge­ schrittene Schnurlostelefon-Basiseinheiten eine Mehrzahl von tragbaren Handapparaten unterstützen, drahtlose Datenkommunikationsvorgänge können mehrere Geräte mit unterschiedlichen Zeitschlitzen eines gemein­ samen Trägers beinhalten, und eine "Wireless Local Loop"-Technologie kann drahtlose Telefonleitungsdienste für eine Mehrzahl von Handappara­ ten in einer oder mehreren häuslichen Umgebungen unter Verwendung eines gemeinsamen RF-Trägers bereitstellen.

Der Erfindung liegt daher als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem sich elektro­ magnetische, von einem Mikrowellenherd oder einer ähnlichen Quelle ab­ gestrahlte Interferenz vermeiden lässt, eine große Energieeffizienz erziel­ bar ist und/oder effektiver Gebrauch von der Kapazität eines Kommunikati­ onskanals zur Interferenzvermeidung gemacht werden kann.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfah­ rens mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 2 oder 7.

Das dadurch gegebene, erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es einem digitalen Kommunikationssystem, Interferenzen zu vermeiden, die aus kur­ zen periodischen Energie-Bursts bestehen, wie sie z. B. von einem Mikro­ wellenherd auf vielen Frequenzkanälen des 2,4 GHz-ISM-Frequenzbandes emittiert werden. Auf die Detektion der Anwesenheit einer solchen Interfe­ renz hin werden dem Sender zwei separate Zeitschlitze in einer TDMA- Kommunikationsverbindung zugewiesen. Die Schlitze sind zeitlich um ein Intervall getrennt, das größer als die Dauer eines jeweiligen der zu vermei­ denden Interferenz-Bursts ist.

In einem ersten Aspekt der Erfindung wird jedes Datenpaket während den beiden zugewiesenen Zeitschlitzen übertragen, so dass höchstens eines davon durch einen Interferenz-Burst gestört werden kann. Wenn die Perio­ dizität der Interferenz-Bursts festgestellt wird, kann ein Sender instruiert werden, jedes Datenpaket nur einmal auf einem zugewiesenen Zeitschlitz zu übertragen, der durch den Interferenz-Burst nicht beeinflusst wird. In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Kommunikationssystem mit periodisch auftretenden Interferenz-Bursts synchronisiert werden, wodurch sich die Kapazität des Kommunikationssystems während des Interferenz­ zustands steigern lässt. Die Interferenz-Bursts sind bezüglich eines oder mehrerer fixierter Zeitschlitze im Datenrahmen zentriert, so dass Kommu­ nikationsvorgänge in den restlichen Zeitschlitzen ohne Verdopplung der Bandbreite erfolgen können, die jeder Kommunikationsstrecke zugewiesen wird, indem redundante Zeitschlitze zugewiesen werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine zeitabhängige grafische Darstellung der von einem Mikrowellenherd abgestrahlten elektromagnetischen Energie gemäß einer ersten Charakteristik der Mikrowellenstrahlung,

Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 für eine zweite Charakteristik der Mikrowellenstrahlung,

Fig. 3 das Format eines WDCT-Rahmens,

Fig. 4 eine Schlitznutzung des WDCT-Rahmens während eines Betriebs in einem Steigerungsmodus,

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm eines das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltenden Kommunikationssystems und

Fig. 6 das Systemrahmenformat bei Synchronisation mit einer Quelle periodischer Burst-Interferenz.

Nachstehend wird die Erfindung im Zusammenhang mit einer Realisierung beschrieben, die ein 2,4 GHz-WDCT-Schnurlostelefon beinhaltet, ohne darauf beschränkt zu sein. Alternativ kann die Erfindung für jede andere Kommunikationsstrecke mit Zeitduplexbetrieb in Anwesenheit intermittie­ render, breitbandiger Interferenz angewendet werden.

Ein Mikrowellenherd emittiert im Gebrauch elektromagnetische Energie hoher Intensität, die um den Frequenzbereich von 2,4 GHz zentriert ist. Die von einem Mikrowellenherd emittierte elektromagnetische Strahlung ist zeitperiodisch mit einer Zyklusfrequenz gleich der Frequenz der Wechsel­ spannungsversorgung des Mikrowellenherds, in Nordamerika, z. B. typi­ scherweise 60 Hz. Es wurde festgestellt, dass es zwei primäre Zeitbe­ reichscharakteristika dieser elektromagnetischen Strahlung gibt, die mit drahtlosen Kommunikationen interferieren, welche im 2,4 GHz-ISM-Band durchgeführt werden. In Fig. 1 ist eine als "Segment A"-Strahlung bezeich­ nete Strahlung als Zeitbereich-Leistungsmesserkennlinie wiedergegeben, wobei die Strahlung einen beträchtlichen Teil des Zeitbereichs der Kanäle einnimmt, auf denen sie erscheint. Die Segment-A-Strahlung besteht aus einer starken Emission zahlreicher Frequenzen um 2,4 GHz für etwa die Hälfte der Dauer eines Wechselspannungszyklus, d. h. etwa 8 ms, während der das Magnetron des Mikrowellenherds gespeist wird. Diese starke Emission wird von einem Fehlen emittierter Strahlung für die restliche Hälfte jedes Zyklus gefolgt, während der keine Speisung des Mikrowellen­ magnetrons stattfindet.

Es wurde beobachtet, dass die Segment-A-Strahlung auf einer begrenzten Anzahl von Frequenzkanälen erscheint, die von Schnurlostelefonen des 2,4 GHz-WDCT-Typs verwendet werden. Insbesondere wurde beobachtet, dass die Segment-A-Strahlung mit ungefähr zehn der vierundneunzig Schnurlostelefonkanäle interferiert, die im 2,4 GHz-ISM-Band definiert sind. Die Segment-A-Strahlung kann daher unter einem praktischen Gesichts­ punkt durch Implementieren bekannter Techniken zur Vermeidung von Frequenzbereich-Interferenz vermieden werden, wie durch einen Algorith­ mus zur dynamischen Frequenzsprung-Kanalzuweisung, was jegliche Kommunikation über die betroffenen Kanäle in Anwesenheit der Segment- A-Strahlung vermeidet. Für ein im 2,4 GHz-ISM-Band arbeitendes System resultiert eine solche bekannte Technik folglich in der Möglichkeit, Informa­ tionen über einen oder mehrere der vierundachtzig verbleibenden Kanäle zu übertragen, von denen festgestellt wird, dass sie nicht von der Seg­ ment-A-Strahlung beeinflusst werden.

Es wurde außerdem beobachtet, dass Mikrowellenherde elektrische Strah­ lung erzeugen, die eine zweite Charakteristik zeigt, die vorliegend als Segment-B-Strahlung bezeichnet wird und in Fig. 2 als Zeitbereich- Kennlinie wiedergegeben ist. Eine Periode der Segment-B-Strahlung be­ steht aus zwei starken Energie-Bursts von etwa 1 ms Dauer, die zu Beginn und am Ende desjenigen halben Wechselspannungszyklus auftreten, wäh­ rend dem das Mikrowellenmagnetron gespeist wird.

Im Unterschied zur Segment-A-Strahlung wurde von der Segment-B- Strahlung festgestellt, dass sie mit einer Mehrheit der 2,4 GHz-ISM-Kanäle interferiert. Bekannte Techniken zur Vermeidung von Frequenzbereich- Interferenz, wie die oben angegebene dynamische Kanalzuweisung, stel­ len daher keine effektiven Lösungen zur Isolation der Frequenzkanäle dar, die der Segment-B-Strahlung unterliegen, da solche Vorgehensweisen zu wenig unbelastete Kanäle übrig lassen, über die Kommunikationen erfol­ gen können. Als Resultat erfahren Systeme, die herkömmliche dynamische Kanalzuweisungstechniken verwenden, noch immer ein beträchtliches Maß an periodischer Interferenz und sind daher mit einer entsprechend hohen Fehlerrate und unzureichenden Tonqualität belastet.

Das erfindungsgemäße Verfahren implementiert ein zuverlässiges drahtlo­ ses Kommunikationssystem, das Frequenzkanäle verwendet, die periodi­ scher, bündelartiger elektromagnetischer Interferenz unterliegen, wie der oben erläuterten Segment-B-Interferenz. Fig. 5 zeigt als Blockdiagramm ein Schnurlostelefonsystem, das eine drahtlose Frequenzsprung- Kommunikationsverbindung vom TDMA-Typ mit einer WDCT-basierten Rahmenstruktur verwendet. Der Aufbau und die Zeitabfolge eines typi­ schen WDCT-Datenrahmens sind in Fig. 3 veranschaulicht.

Fig. 4 zeigt die WDCT-Rahmenstruktur, mit der das Schnurlostelefonsystem von Fig. 5 Anrufe ausführt. Der Rahmen unterstützt vier physikalische Verbindungen. Während des Normalbetriebs ohne Segment-B-Interferenz werden Übertragungen von einer Basiseinheit 14 zu einer tragbaren Ein­ heit 29 ("Abwärtsverbindung") einem von vier Zeitschlitzen 6, 7, 8, 9 zuge­ wiesen. Jedem Zeitschlitz geht ein Sicherheits-Band von 416 µs voraus, während dem keine Kommunikation auftritt. Kommunikationen vom tragba­ ren Handapparat 29 zur Basiseinheit 14 ("Aufwärtsverbindung") sind ent­ sprechende Zeitschlitze 10, 11, 12, 13 zugewiesen. Im Normalbetrieb kann daher die Basiseinheit 14 bis zu vier Vollduplex-Kommunikationsverbin­ dungen zu verschiedenen Handapparaten unterstützen.

Segment-B-Strahlung kann jedoch zuverlässige Kommunikationen für die Dauer eines jeden Interferenz-Bursts behindern, beispielsweise wenn sich entweder der Handapparat 29 oder die Basiseinheit 14 nahe an einem ak­ tiven Mikrowellenherd befinden. Häufig legen Nutzer die Basiseinheit 14 direkt auf die Oberseite eines Mikrowellenherds, was den Störeinfluss sol­ cher Segment-B-Strahlung weiter verstärkt.

In einer Realisierung der Erfindung nimmt die Schnurlostelefonvorrichtung von Fig. 5 bevorzugt einen Steigerungsbetriebsmodus ein, wenn Interfe­ renz durch Segment-B-Strahlung festgestellt wird. Es können verschiedene Verfahren verwendet werden, um festzustellen, wann der Steigerungsbe­ triebsmodus gestartet werden sollte. Ein Grundsystem kann z. B. einfach die Anzahl an Fehlern in jedem Zeitschlitz zählen, und wenn die Fehleran­ zahl in einem gegebenen Zeitschlitz einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, wird der Steigerungsmodus ausgelöst. Ein solches Grundsystem verwendet jedoch den Steigerungsmodus in Anwesenheit eines beliebigen Interferenztyps, unabhängig davon, ob er periodisch und bündelartig ist oder nicht.

Eine alternative Methode zur Detektion von Segment-B-Interferenz beinhaltet ein Beobachten und/oder Aufzeichnen von Information über den Zeitpunkt, zu dem jeder Fehler auftritt, z. B. die Nummer des Pakets und Zeitschlitzes, zu dem ein Fehler empfangen wird. Ein derartiges System kann den Steigerungsmodus dann starten, wenn eine Serie von Fehlern beobachtet wird, die in gewissen gleichförmigen Zeitabständen auftreten. Da jedoch die zeitliche Auflösung zur Beobachtung von Fehlern notwendi­ gerweise durch die Zeitdauer eines Zeitschlitzes mit zugehörigem Si­ cherheits-Band begrenzt ist, muss typischerweise eine Vielzahl von Feh­ lern beobachtet werden, bevor die Burst-Periode der Interferenzen mit aus­ reichender Genauigkeit berechnet werden kann.

Ein weiteres und im allgemeinen bevorzugtes Verfahrensbeispiel zur De­ tektion der Anwesenheit von Segment-B-Strahlung beinhaltet ein Beobach­ ten des Zeitpunkts, zu dem Pakete fehlerhaft empfangen werden, bezogen auf die Zeitsteuerung der Wechselspannungs-Leistungsversorgung der Basiseinheit des Schnurlostelefons. Die Basiseinheit 14 wird von einer wandgebundenen Wechselspannungsquelle 15 über einen AC/AC- Wandler 16 gespeist. Die zugeführte Leistung wird dann einem AC/DC- Wandler 17 zur Verteilung auf den Schaltungsaufbau der Basiseinheit zu­ geleitet. Die eingegebene Wechselspannung wird außerdem einem Null­ durchgangsdetektor 18 zugeleitet. Der Nulldurchgangsdetektor 18 erzeugt ein Ausgangssignal, das an einen Interrupt-Eingang einer Mikrocontroller­ einheit (MCU) 19 angelegt wird, wodurch die MCU 19 die Frequenz und Polarität der Wechselspannungsquelle 15 feststellen kann.

Der Mikrowellenherd 23 ist ebenfalls an die Wechselspannungsquelle 15 angeschlossen und wird von dieser gespeist. Die Zeitsteuerung und der Betrieb eines im Mikrowellenherd 23 befindlichen Magnetrons ist abhängig von der Frequenz und Phase der Wechselspannungsquelle 15. Anderer­ seits ist die Zeitfolge einer Segment-B-Emission 24 ebenfalls von der Fre­ quenz und Phase der Wechselspannungsquelle 15 abhängig. Indem der Basiseinheit 14 diese Information bereitgestellt wird, kann die Zeitfolge empfangener Fehler bezüglich der Phase der Wechselspannungsquelle 15 festgestellt werden. Wenn Fehler wiederholt bei einer Zeitposition auftre­ ten, die mit der Phase der Wechselspannungsquelle 15 korreliert, stellt die MCU 19 fest, dass Segment-B-Strahlung vorliegt und signalisiert einem Sendeempfänger 26, den Steigerungsbetriebsmodus zu starten. Nachdem Segment-B-Interferenz einmal detektiert wurde, kann die Basiseinheit fest­ stellen, dass ein Mikrowellenherd oder eine andere Quelle periodischer Interferenz in der Nachbarschaft der Basiseinheit vorhanden ist. Die Basis­ einheit kann daraufhin entsprechend einen niedrigeren Schwellwert zur Feststellung verwenden, ob eine Segment-B-Interferenzquelle aktiv ist, so dass der Steigerungsbetriebsmodus schon nach Detektion einer niedrige­ ren Anzahl periodischer Fehler gestartet wird.

Im Steigerungsmodus werden aktiven und physikalischen Verbindungen zwischen einer Basiseinheit und einem tragbaren Handapparat redundante Zeitschlitze im WDCT-Rahmen zusätzlich zu den primären Zeitschlitzen zugewiesen, auf denen sie normalerweise kommunizieren. Jedes gesendete Datenpaket wird unabhängig über sowohl die primäre als auch die redundante Verbindung übertragen. Außerdem werden die Zeitschlitze, um sicherzustellen, dass ein Segment-B-Interferenzburst den primären und den redundanten Zeitschlitz für eine gegebene physikalische Verbindung nicht beeinflusst, zeitlich um ein Intervall getrennt, das sich von demjeni­ gen zwischen irgendwelchen zwei Segment-B-Bursts unterscheidet und größer als die Dauer eines einzelnen Segment-B-Bursts ist.

Beispielsweise kommunizieren die Basiseinheit 14 und der Handapparat 29 normalerweise auf einem Abwärtsverbindungs-Zeitschlitz 9 und einem Aufwärtsverbindungs-Zeitschlitz 13 einer Kommunikationsstrecke 27.

Wenn die Basiseinheit 14 Segment-B-Strahlung 24 detektiert, versetzt sie die Kommunikationsverbindung 27 in den Steigerungsmodus. In diesem Modus wird jeder Abwärtsverbindungs-Datenrahmen doppelt übertragen, zum einen auf dem Zeitschlitz 7 und zum anderen auf dem Zeitschlitz 9. In gleicher Weise wird jeder Aufwärtsverbindungs-Datenrahmen doppelt übertragen, zum einen auf dem Zeitschlitz 11 und zum anderen auf dem Zeitschlitz 13. Die Periode zwischen den Abwärtsverbindungs-Schlitzen 7 und 9 bzw. den Aufwärtsverbindungs-Schlitzen 11 und 13 beträgt jeweils 1,67 ms. Die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Segment-B- Strahlungsbursts beträgt etwa 7 ms oder 9 ms, und die Dauer eines Seg­ ment-B-Strahlungsbursts beträgt typischerweise etwa 1 ms. Daher interfe­ riert ein einzelner Segment-B-Strahlungsburst nicht mit den beiden primä­ ren und redundanten Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungs- Zeitschlitzen, und zwei aufeinanderfolgende Segment-B-Strahlungsbursts interferieren ebenfalls nicht mit beiden primären und redundanten Auf­ wärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungs-Zeitschlitzen. Unter Verwen­ dung dieses Zeitsteuerungsschemas ist es daher sehr wahrscheinlich, dass mindestens einer von dem primären und dem redundanten Zeitschlitz über die Verbindung 27 ohne Interferenz durch Segment-B-Strahlung 24 übertragen wird.

Um einen fehlerfreien Betrieb des Empfängers im Steigerungsmodus auf­ rechtzuerhalten, ist es wünschenswert, eine konstante Datenstromrate in den Empfänger, d. h. einen Codierer/Decodierer ("CODEC"), aufrechtzuer­ halten. Der CODEC stellt die Komponente des Sendeempfängers dar, die zur Wandlung empfangener digitaler Daten in hörbare Information verant­ wortlich ist. Ein CODEC ist typischerweise darauf ausgelegt, Daten mit ei­ ner konstanten, vorgegebenen Rate aufzunehmen. Dementsprechend ist in dem Eingangsdatenpfad des CODEC seriell ein Puffer eingebaut, so dass für jedes gegebene Datenpaket Kopien davon sowohl auf der primä­ ren als auch auf der redundanten Verbindung empfangen werden, bevor eine Kopie selektiv zum CODEC weitergeleitet wird. Die Information eines fehlerfrei über den primären oder den redundanten Zeitschlitz empfange­ nen Datenpaketes wird im CODEC zur Wiedergabe mit einer konstanten Rate gepuffert, wobei die Zeitsteuerung auf den WDCT-Rahmen Bezug nimmt.

Während der Steigerungsmodus zur Sicherstellung der Integrität der Kommunikationsverbindung 27 in Anwesenheit von Segment-B-Strahlung 24 effektiv ist, erfordert der Steigerungsbetrieb im beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel inhärent die doppelte Übertragung jedes Datenpaketes. Ty­ pischerweise wird ein beträchtlicher Teil der zum Betrieb eines tragbaren Handapparates benötigten Leistung zu Übertragung von RF-Signalen ver­ wendet. Der Steigerungsbetrieb erhöht daher merklich die zum Betrieb des Handapparates 29 benötigte Leistung, was wiederum seine Gesprächs­ dauer und Batterielebensdauer verringert.

In einem weiteren Erfindungsaspekt wird daher der Steigerungsmodus in einer Weise implementiert, mit der das Erfordernis eliminiert wird, dass der Handapparat 29 jedes Datenpaket doppelt überträgt, wenn er eine periodi­ sche Zeitfolge der Interferenzquelle feststellt. Durch Messen der Zeitfolge der Segment-B-Interferenzbursts, wie oben in Verbindung mit der Detekti­ on von Segment-B-Interferenz erläutert, kann ein Sendeempfänger fest­ stellen, ob und wenn ja mit welchem der Aufwärtsverbindungs-Zeitschlitze der Segment-B-Burst interferiert. Der Handapparat sendet dann nur auf demjenigen Aufwärtsverbindungs-Zeitschlitz, der nicht durch Segment-B- Interferenz belastet ist.

Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, in welchem die Basis­ einheit 14 direkt den Zeitverlauf der Wechselspannungsquelle 15 erfasst, muss die Basiseinheit 14 eine Information über die festgestellte Zeitfolge der Segment-B-Interferenz an den Handapparat 29 übertragen. Während des Steigerungsbetriebsmodus spezifiziert daher die Basiseinheit 14 für den Handapparat 29 den Zeitschlitz, auf dem der Handapparat senden soll. Insbesondere wird ein Feld im Kopfteil des Abwärtsverbindungs- Pakets zur Spezifikation genutzt, welcher der aktiven Aufwärtsverbin­ dungs-Zeitschlitze vom Handapparat 29 dazu verwendet werden sollte, seine Datenpakete zu übertragen. Des weiteren sendet der Handapparat 29 zur Vermeidung eventueller Synchronisationsprobleme, wenn zwei tragbare Handapparate gleichzeitig auf demselben RF-Kanal übertragen, überhaupt nicht, bis er eine Zeitschlitzzuweisung im Paketkopfteil von der Basiseinheit 14 empfängt. Durch sorgfältiges Begrenzen von Handapparat- Sendevorgängen auf bekanntermaßen unbelastete Zeitschlitze wird Hand­ apparatenergie eingespart und die Systemzuverlässigkeit verbessert.

Wenngleich der Handapparatsender nur auf einem von zwei möglichen Aufwärtsverbindungs-Zeitschlitzen arbeitet, überwacht der Handapparat­ empfänger im gezeigten Ausführungsbeispiel weiterhin beide Abwärtsver­ bindungs-Zeitschlitze. Ein derartiger Betrieb kann insoweit wünschenswert sein, als Empfängerschaltkreise typischerweise viel weniger Leistung zie­ hen als Sender, und die Robustheit der Kommunikationsverbindung wird verbessert, da die Basiseinheit versuchen kann, die tragbare Einheit über einen der beiden oder beide Zeitschlitze zu kontaktieren. Des weiteren können durch aktives Empfangen von Kommunikationsvorgängen auf dem primären ebenso wie auf dem redundanten Zeitschlitz der Handapparat 29 und/oder die Basiseinheit 14 feststellen, wann Kommunikationen über bei­ de Zeitschlitze konsistent fehlerfrei empfangen werden, was anzeigt, dass die Segment-B-Interferenzquelle nicht mehr vorhanden ist. Zu diesem Zeitpunkt können der Handapparat 29 und die Basiseinheit 14 in den nor­ malen, nicht redundanten Kommunikationsmodus zurückkehren.

Während der Steigerungsmodus, wie er beschrieben wurde, zur Vermei­ dung der Effekte von Segment-B-Strahlung für eine gegebene Kommuni­ kationsverbindung effektiv ist, reduziert die Benutzung redundanter Zeit­ schlitze für jede Verbindung die Anzahl an verfügbaren Kommunikations­ verbindungen innerhalb des WDCT-Rahmens um die Hälfte. In einigen Systemen kann diese Schwierigkeit jedoch durch Synchronisieren des Übertragungsrahmens mit dem Zeitverlauf der Segment-B-Strahlung ab­ geschwächt werden. Der WDCT-Rahmen wird durch Verändern seiner Dauer modifiziert. Die Rahmendauer kann zur Justierung des Rahmenzeit­ ablaufs dergestalt gesteuert werden, dass die Segment-B-Bursts innerhalb eines einzelnen fixierten Zeitschlitzes in jedem Rahmen zentriert sind. Kommunikationsvorgänge über andere ungestörte Zeitschlitze können dann im Standardmodus durchgeführt werden, so dass es nicht erforder­ lich ist, jeder aktiven Kommunikationsverbindung einen redundanten Zeit­ schlitz zuzuweisen.

Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird eine Detektionsschaltung ver­ wendet, die den AC/AC-Wandler 16 und den Nulldurchgangsdetektor 18 zur Detektion des Zeitverlaufs der Wechselspannungsquelle 15 beinhaltet, um den Zeitverlauf der MCU 19 zur Verfügung zu stellen. Die MCU 19 identifiziert daraufhin die inhärente Phasenverschiebung zwischen der Wechselspannungsversorgung, wie sie von der MCU 19 erfasst wird, und der Wechselspannungsversorgung, wie sie an das Magnetron des Mikro­ wellenherdes 23 angelegt wird, durch Überwachen des Zeitverlaufs von detektierten Segment-B-Strahlungsbursts. Die MCU 19 steuert dann den Zeitablauf von Daten der Kommunikationsverbindung derart, dass die Mitte eines vorgegebenen Zeitschlitzes zu einem jeweiligen Segment-B- Strahlungsburst justiert ist, wie in Fig. 6 dargestellt.

Fig. 6 zeigt eine Zeitbereich-Kennlinie eines Datenrahmens in einem System, das mit dem Segment-B-Strahlungsmuster synchronisiert wurde, wel­ ches inhärent mit der 60 Hz-Wechselspannungsversorgung synchronisiert ist. Segment-B-Bursts 60 und 61 sind um jeweils 8,3 ms bzw. die halbe Pe­ riode des Wechselspannungszyklus beabstandet. Die Rahmendauer be­ trägt 1/60 Hz oder etwa 16,67 ms. Unter Verwendung einer Rahmenstruktur vom WDCT-Typ mit modifizierter Zeitabfolge, die vier Abwärtsverbindungs- Schlitze und vier Aufwärtsverbindungs-Schlitze umfasst, besitzt jeder Da­ tenzeitschlitz eine Dauer von etwa 1,39 ms und ist auf jeder Seite von 693 µs-Schutz- bzw. Sicherheitsbändern umgeben. Durch Synchronisieren der Rahmenzeitfolge derart, dass der Segment-B-Burst 60 in der Zeitperiode eines Abwärtsverbindungs-Schlitzes 62 zentriert ist, und durch Zentrie­ ren des Segment-B-Bursts 61 innerhalb des Aufwärtsverbindungs- Schlitzes 63 eliminiert das Segment-B-Strahlungsmuster lediglich ein Auf­ wärtsverbindungs-Abwärtsverbindungs-Zeitschlitzpaar. Deshalb können Kommunikationsvorgänge auf allen anderen Zeitschlitzen unter Verwen­ dung irgendeines von vierundachtzig Kanälen im Standardmodus durchge­ führt werden, ohne die verdoppelte Bandbreite, die ansonsten dem Steige­ rungsbetriebsmodus inhärent ist.

Es versteht sich, dass die oben erläuterte Technik auch in Verbindung mit alternativen Rahmenzeitfolgeformaten verwendet werden kann, um die Notwendigkeit für Steigerungsmodusbetrieb zu minimieren. Beispielsweise kann die Rahmenlänge als beliebiges ganzzahliges Vielfaches oder Bruch­ teil der Segment-B-Strahlungsperiode realisiert sein. Solange die Justie­ rung von Segment-B-Bursts innerhalb der Übertragungsrahmen im Verlauf der Zeit konstant bleibt, können Kommunikationsvorgänge im Standard­ modus auf verbliebenen unbelasteten Zeitschlitzen ausgeführt werden, und es ist eine Nettokapazitätsverbesserung gegenüber vollem Steigerungs­ modusbetrieb zu erkennen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen über eine TDMA- Datenübertragungsstrecke, wenn die Übertragungsstrecke intermittieren­ den Interferenz-Bursts unterworfen ist, deren Dauer relativ zur Dauer eines Datenrahmens kurz ist,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Übertragen von Datenpaketen innerhalb eines ersten zugewiesenen Zeitschlitzes auf der drahtlosen Datenübertragungsstrecke,
• - Detektieren der Anwesenheit von intermittierenden Interferenz- Bursts,
• - Zuweisen eines zweiten Zeitschlitzes, auf dem Datenpakete zu über­ tragen sind, wobei der zweite Zeitschlitz zeitlich vom ersten Zeitschlitz um eine Dauer beabstandet ist, die größer als die typische Dauer eines Interfe­ renz-Bursts ist, und
• - Übertragen jedes Datenpaktes innerhalb des zweiten Zeitschlitzes.

2. Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen über eine TDMA- Datenübertragungsstrecke, wenn die Übertragungsstrecke periodischen Interferenz-Bursts unterworfen ist, deren Dauer relativ zur Dauer eines Da­ tenrahmens kurz ist,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Detektieren der Anwesenheit von periodischen Interferenz-Bursts,
• - Zuweisen eines ersten Zeitschlitzes und eines zweiten Zeitschlitzes, auf denen Datenpakete übertragbar sind, wobei der zweite Zeitschlitz vom ersten Zeitschlitz zeitlich um eine Dauer beabstandet ist, die größer als die typische Dauer eines Interferenz-Bursts ist,
• - Feststellen, ob ein periodischer Burst während jedes Datenübertra­ gungsrahmens entweder auf dem ersten oder dem zweiten Zeitschlitz er­ scheint,
• - Auswählen entweder des ersten oder zweiten Zeitschlitzes für die Übertragung eines Datenpaketes derart, dass ein Interferenz-Burst nicht während des ausgewählten Zeitschlitzes auftritt, und
• - Übertragen des Datenpaketes auf dem ausgewählten Zeitschlitz.

3. Verfahren nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Detektierens der Anwesenheit periodischer Interferenz- Bursts die folgenden Teilschritte umfasst:

• - Beobachten der Zeitpunkte, zu denen fehlerbehaftete Pakete emp­ fangen werden, und
• - Feststellen aus den beobachteten Zeitpunkten, ob empfangene feh­ lerbehaftete Pakete zeitperiodisch auftreten.

4. Verfahren nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpakete von einem Sender zu einem Empfänger gesendet wer­ den, der Empfänger von einer Wechselspannungsquelle gespeist wird und der Schritt des Detektierens der Anwesenheit periodischer Interferenz- Bursts folgende Teilschritte umfasst:

• - Detektieren des Zeitverlaufs der Wechselspannungsquelle,
• - Beobachten der Phase der Wechselspannungsquelle zum Zeitpunkt des Empfangs eines fehlerbehafteten Paketes durch den Empfänger und
• - Empfangen nachfolgender fehlerbehafteter Datenpakete durch den Empfänger, wenn die Phase der Wechselspannungsquelle gleich der beo­ bachteten Phase ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Detektierens der Anwesenheit der intermittierenden Interfe­ renz-Bursts folgende Teilschritte umfasst:

- Auswählen entweder eines ersten Schwellwertes, wenn intermittie­ rende Interferenz-Bursts zuvor detektiert worden sind, oder eines zweiten Schwellwertes, wenn intermittierende Interferenz-Bursts zuvor nicht detek­ tiert wurden,

• - Überwachen der Fehlerrate von über die Datenverbindung übertra­ genen Paketen und
• - Feststellen, ob die Fehlerrate den gewählten Schwellwert überschrit­ ten hat.

6. Verfahren nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Datenpakete zwischen einem ersten Sendeempfänger und einem zwei­ ten Sendeempfänger ausgetauscht werden, der Schritt des Auswählens entweder des ersten oder zweiten Zeitschlitzes einen Teilschritt zum Über­ tragen einer Indikationsinformation vom ersten zum zweiten Sendeemp­ fänger beinhaltet, ob der zweite Sendeempfänger über den ersten oder den zweiten Zeitschlitz zu kommunizieren hat, und der Schritt des Übertra­ gens des Datenpakets auf dem ausgewählten Zeitschlitz durch den zwei­ ten Sendeempfänger ausgeführt wird.

7. Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen über eine TDMA- Datenübertragungsstrecke, wenn die Übertragungsstrecke Interferenz- Bursts unterworfen ist, die periodisch mit einer bekannten Periode zwi­ schen Bursts auftreten und deren Dauer relativ zur Dauer eines Datenrah­ mens kurz ist, wobei die Datenpakete in Rahmen übertragen werden, de­ ren Dauer ein Vielfaches oder ein Bruchteil der Interferenz-Burstperiode beträgt,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Detektieren der Phase des Datenrahmens bezüglich der Interferenz- Bursts,
• - Synchronisieren der Datenrahmenphase mit den Interferenz-Bursts derart, dass die Interferenz-Bursts innerhalb eines vorgegebenen Zeit­ schlitzes im Datenrahmen auftreten, und
• - Übertragen von Datenpaketen während eines oder mehrerer anderer Zeitschlitze als desjenigen Zeitschlitzes, während dem die Interferenz- Bursts auftreten.