DE10125728B4

DE10125728B4 - Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen über eine TDMA-Datenübertragungsstrecke

Info

Publication number: DE10125728B4
Application number: DE10125728A
Authority: DE
Inventors: Milosh Koprivica; Ralph Tischler; Sarkis Teghararian; Dion Horvat
Original assignee: VTech Communications Ltd
Current assignee: VTech Communications Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: DE10125728A1; CA2346618A1; US8531998B2; GB0112482D0; HK1042606A1; GB2367217B; US7990933B2; US7027424B1; US20060120333A1; CA2346618C; HK1042606B; GB2367217A; US20110249598A1

Abstract

Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen über eine TDMA-Datenübertragungsstrecke, die einer Serie von Interferenz-Bursts unterworfen ist, die durch Segment-B-Strahlung verursacht wird, wobei eine Periode der Segment-B-Strahlung aus zwei starken Energie-Bursts von etwa 1 ms Dauer besteht, die zu Beginn und am Ende desjenigen halben Wechselspannungszyklus auftreten, während dem ein Mikrowellenmagnetron gespeist wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
– Erfassen einer Zeitfolge empfangener Fehler bezüglich einer Phase einer Wechselspannungsquelle, die zur Versorgung einer Basiseinheit dient,
– Feststellen einer in Bezug auf die Phase der Wechselspannungsquelle gleichbleibenden Zeittaktlage von empfangenen Fehlern,
– Feststellen, dass eine Segment-B-Interferenzquelle aktiv ist,
– Einstellen eines Steigerungsbetriebsmodus bezüglich der Basiseinheit und eines drahtlosen Telefonhandapparates, wenn die empfangenen Fehler mit einer bezüglich der Phase der Wechselspannungsquelle gleichbleibenden Zeittaktlage auftreten, wobei eine erste Kopie des Datenpakets innerhalb eines ersten zugewiesenen Zeitschlitzes auf der drahtlosen Datenübertragungsstrecke und eine redundante Kopie des Datenpakets innerhalb eines zweiten zugewiesenen Zeitschlitzes auf...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen 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 Entwurf 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 Schurlosttelefonen, die mit einer Funkfrequenz(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 elektronischer Geräte benutzt. Viele dieser Geräte strahlen elektromagnetische Energie ab, die das Spektrum „verunreinigen", über das die drahtlosen Geräte kommunizieren müssen. Als Resultat dieser fälschlichen Übertragungen und von abgestrahltem Rauschen erfahren drahtlose Geräte üblicherweise 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 Vermeidung 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 Frequenzsprung-Streuspektrumsystems können durch andere Kanäle ersetzt werden. 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 2,4GHz zur Nutzung durch Schnurlostelefone und andere drahtlose Geräte populär geworden. Im ISM-Band von 2,4GHz 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 2,4GHz-Bandes können darauf arbeitende Geräte einen vergrößerten Bereich und/oder eine erhöhte Bandbreite verglichen mit anderen verfügbaren Frequenzbändern bieten. Der DECT-Standard wird weltweit sehr stark für drahtlose Anwendungen einschließlich Schnurlostelefonen, drahtlosen Büroeinrichtungen und drahtlosen Heimtelefonverbindungen eingesetzt. Er erlaubt Mehrfachkommunikationsverbindungen zwischen 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 Nutzung auf dem 2,4GHz-ISM-Band populär.
Eine merkliche Schwierigkeit, auf die Entwickler von Elektronikausrüstungen stoßen, die das 2,4GHz-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 2,4GHz-Frequenzbereich hinweg. Daher erfährt ein im Betrieb befindliches 2,4GHz-Schnurlostelefon herkömmlicher Auslegung normalerweise eine beträchtliche Interferenz, wenn es sich in der Nähe eines aktiven Mikrowellenherdes befindet. Eine solche Interferenz verschlechtert die Tonqualität des Telefonanrufs in einem störenden, wenn nicht zur Unbrauchbarkeit führenden Maß. Der Einfluss von Mikrowellenstrahlung auf den Schnurlostelefonbetrieb ist besonders signifikant, wenn Nutzer die Basiseinheit des Schnurlostelefons direkt auf einem Mikrowellenherd platzieren. Unter bestimmten Umständen kann ein Schnurlos telefonanruf, der in Anwesenheit von durch einen Mikrowellenherd erzeugter 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 begrenzter Effektivität. Es ist anzunehmen, dass ein Mikrowellenherd ein beträchtliches 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 Gesprächsdauer 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 Kommunikationssysteme Mehrfachkommunikationsstrecken über einen einzigen, im Zeitmultiplex betriebenen Datenrahmen. Beispielsweise können fortgeschrittene Schnurlostelefon-Basiseinheiten eine Mehrzahl von tragbaren Handapparaten unterstützen, drahtlose Datenkommunikationsvorgänge können mehrere Geräte mit unterschiedlichen Zeitschlitzen eines gemeinsamen 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.
Verfahren zur Datenübertragung in Anwesenheit von so genannten Segment-A-Störungen, die beispielsweise von Mikrowellenherden emittiert werden, sind in der EP 0 935 347 A2 , der U.S. 5,574,979 A sowie in der nachveröffentlichten Offenlegungsschrift WO 01/73956 A2 beschrieben.
In DESPRÉS; Bernard: Measurement of microwave ovens radiation between 1 & 18 GHz in Relation with the CISPR standardisation activities, IEEE, 1997, S. 118-122 werden unterschiedliche Strahlungscharakteristiken von Mikrowellenöfen beschrieben.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem sich elektro magnetische, von einem Mikrowellenherd oder einer ähnlichen Quelle abgestrahlte Interferenz vermeiden lässt, eine große Energieeffizienz erzielbar ist und/oder effektiver Gebrauch von der Kapazität eines Kommunikationskanals zur Interferenzvermeidung gemacht werden kann.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Das dadurch gegebene, erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es einem digitalen Kommunikationssystem, Interferenzen zu vermeiden, die aus kurzen periodischen Energie-Bursts bestehen, wie sie z.B. von einem Mikrowellenherd auf vielen Frequenzkanälen des 2,4GHz-ISM-Frequenzbandes emittiert werden. Auf die Detektion der Anwesenheit einer solchen Interferenz hin werden dem Sender z.B. 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 vermeidenden Interferenz-Bursts ist.
In einem Aspekt der Erfindung wird jedes Datenpaket während den beiden zugewiesenen Zeitschlitzen übertragen, so dass höchstens eines davon durch einen Interferenz-Burst gestört werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
1 eine zeitabhängige grafische Darstellung der von einem Mikrowellenherd abgestrahlten elektromagnetischen Energie gemäß einer ersten Charakteristik der Mikrowellenstrahlung,
2 eine Darstellung entsprechend 1 für eine zweite Charakteristik der Mikrowellenstrahlung,
3 das Format eines WDCT-Rahmens,
4 eine Schlitznutzung des WDCT-Rahmens während eines Betriebs in einem Steigerungsmodus,
5 ein schematisches Blockdiagramm eines das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltenden Kommunikationssystems und
6 das Systemrahmenformat bei Synchronisation mit einer Quelle periodischer Burst-Interferenz.
Nachstehend wird die Erfindung im Zusammenhang mit einer Realisierung beschrieben, die ein 2,4GHz-WDCT-Schnurlostelefon beinhaltet, ohne darauf beschränkt zu sein. Alternativ kann die Erfindung für jede andere Kommunikationsstrecke mit Zeitduplexbetrieb in Anwesenheit intermittierender, breitbandiger Interferenz angewendet werden.
Ein Mikrowellenherd emittiert im Gebrauch elektromagnetische Energie hoher Intensität, die um den Frequenzbereich von 2,4GHz zentriert ist. Die von einem Mikrowellenherd emittierte elektromagnetische Strahlung ist zeitperiodisch mit einer Zyklusfrequenz gleich der Frequenz der Wechselspannungsversorgung des Mikrowellenherds, in Nordamerika, z.B. typischerweise 60Hz. Es wurde festgestellt, dass es zwei primäre Zeitbereichscharakteristika dieser elektromagnetischen Strahlung gibt, die mit drahtlosen Kommunikationen interferieren, welche im 2,4GHz-ISM-Band durchgeführt werden. In 1 ist eine als „Segment A"-Strahlung bezeichnete 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 2,4GHz für etwa die Hälfte der Dauer eines Wechselspannungszyklus, d.h. etwa 8ms, 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 Mikrowellenmagnetrons stattfindet.
Es wurde beobachtet, dass die Segment-A-Strahlung auf einer begrenzten Anzahl von Frequenzkanälen erscheint, die von Schnurlostelefonen des 2,4GHz-WDCT-Typs verwendet werden. Insbesondere wurde beobachtet, dass die Segment-A-Strahlung mit ungefähr zehn der vierundneunzig Schnurlostelefonkanäle interferiert, die im 2,4GHz-ISM-Band definiert sind. Die Segment-A-Strahlung kann daher unter einem praktischen Gesichtspunkt durch Implementieren bekannter Techniken zur Vermeidung von Frequenzbereich-Interferenz vermieden werden, wie durch einen Algorithmus zur dynamischen Frequenzsprung-Kanalzuweisung, was jegliche Kommunikation über die betroffenen Kanäle in Anwesenheit der Segment-A-Strahlung vermeidet. Für ein im 2,4GHz-ISM-Band arbeitendes System resultiert eine solche bekannte Technik folglich in der Möglichkeit, Informationen über einen oder mehrere der vierundachtzig verbleibenden Kanäle zu übertragen, von denen festgestellt wird, dass sie nicht von der Segment-A-Strahlung beeinflusst werden.
Es wurde außerdem beobachtet, dass Mikrowellenherde elektrische Strahlung erzeugen, die eine zweite Charakteristik zeigt, die vorliegend als Segment-B-Strahlung bezeichnet wird und in 2 als Zeitbereich-Kennlinie wiedergegeben ist. Eine Periode der Segment-B-Strahlung besteht aus zwei starken Energie-Bursts von etwa 1 ms Dauer, die zu Beginn und am Ende desjenigen halben Wechselspannungszyklus auftreten, während dem das Mikrowellenmagnetron gespeist wird.
Im Unterschied zur Segment-A-Strahlung wurde von der Segment-B-Strahlung festgestellt, dass sie mit einer Mehrheit der 2,4GHz-ISM-Kanäle interferiert. Bekannte Techniken zur Vermeidung von Frequenzbereich-Interferenz, wie die oben angegebene dynamische Kanalzuweisung, stellen 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 erfolgen 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 drahtloses Kommunikationssystem, das Frequenzkanäle verwendet, die periodischer, bündelartiger elektromagnetischer Interferenz unterliegen, wie der oben erläuterten Segment-B-Interferenz. 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 typischen WDCT-Datenrahmens sind in 3 veranschaulicht.
4 zeigt die WDCT-Rahmenstruktur, mit der das Schnurlostelefonsystem von 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 Einheit 29 („ Abwärtsverbindung") einem von vier Zeitschlitzen 6, 7, 8, 9 zugewiesen. Jedem Zeitschlitz geht ein Sicherheits-Band von 416μs voraus, während dem keine Kommunikation auftritt. Kommunikationen vom tragbaren Handapparat 29 zur Basiseinheit 14 („Aufwärtsverbindung") sind entsprechende Zeitschlitze 10, 11, 12, 13 zugewiesen. Im Normalbetrieb kann daher die Basiseinheit 14 bis zu vier Vollduplex-Kommunikationsverbindungen 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 aktiven Mikrowellenherd befinden. Häufig legen Nutzer die Basiseinheit 14 direkt auf die Oberseite eines Mikrowellenherds, was den Störeinfluss solcher Segment-B-Strahlung weiter verstärkt.
In einer Realisierung der Erfindung nimmt die Schnurlostelefonvorrichtung von 5 bevorzugt einen Steigerungsbetriebsmodus ein, wenn Interferenz durch Segment-B-Strahlung festgestellt wird. Es können verschiedene Verfahren verwendet werden, um festzustellen, wann der Steigerungsbetriebsmodus gestartet werden sollte. Ein Grundsystem kann z.B. einfach die Anzahl an Fehlern in jedem Zeitschlitz zählen, und wenn die Fehleranzahl 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 notwendigerweise durch die Zeitdauer eines Zeitschlitzes mit zugehörigem Sicherheits-Band begrenzt ist, muss typischerweise eine Vielzahl von Fehlern beobachtet werden, bevor die Burst-Periode der Interferenzen mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden kann.
Ein weiteres und im allgemeinen bevorzugtes Verfahrensbeispiel zur Detektion der Anwesenheit von Segment-B-Strahlung beinhaltet ein Beobachten 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 zugeleitet. Die eingegebene Wechselspannung wird außerdem einem Nulldurchgangsdetektor 18 zugeleitet. Der Nulldurchgangsdetektor 18 erzeugt ein Ausgangssignal, das an einen Interrupt-Eingang einer Mikrocontrollereinheit (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. Andererseits ist die Zeitfolge einer Segment-B-Emission 24 ebenfalls von der Frequenz 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 auftreten, 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 feststellen, dass ein Mikrowellenherd oder eine andere Quelle periodischer Interferenz in der Nachbarschaft der Basiseinheit vorhanden ist. Die Basiseinheit kann daraufhin entsprechend einen niedrigeren Schwellwert zur Feststellung verwenden, ob eine Segment-B-Interferenzquelle aktiv ist, so dass der Steigerungsbetriebsmodus schon nach Detektion einer niedrigeren 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 demjenigen 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 1,67ms. Die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Segment-B-Strahlungsbursts beträgt etwa 7ms oder 9ms, und die Dauer eines Segment-B-Strahlungsbursts beträgt typischerweise etwa 1ms. Daher interferiert ein einzelner Segment-B-Strahlungsburst nicht mit den beiden primären und redundanten Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungs-Zeitschlitzen, und zwei aufeinanderfolgende Segment-B-Strahlungsbursts interferieren ebenfalls nicht mit beiden primären und redundanten Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungs-Zeitschlitzen. Unter Verwendung 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 aufrechtzuerhalten, ist es wünschenswert, eine konstante Datenstromrate in den Empfänger, d.h. einen Codierer/Decodierer („CODEC"), aufrechtzuerhalten. Der CODEC stellt die Komponente des Sendeempfängers dar, die zur Wandlung empfangener digitaler Daten in hörbare Information verantwortlich ist. Ein CODEC ist typischerweise darauf ausgelegt, Daten mit einer 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 primären 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 empfangenen 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 Ausführungsbeispiel inhärent die doppelte Übertragung jedes Datenpaketes. Typischerweise wird ein beträchtlicher Teil der zum Betrieb eines tragbaren Handapparates benötigten Leistung zu Übertragung von RF-Signalen verwendet. Der Steigerungsbetrieb erhöht daher merklich die zum Betrieb des Handapparates 29 benötigte Leistung, was wiederum seine Gesprächsdauer 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 periodische Zeitfolge der Interferenzquelle feststellt. Durch Messen der Zeitfolge der Segment-B-Interferenzbursts, wie oben in Verbindung mit der Detektion von Segment-B-Interferenz erläutert, kann ein Sendeempfänger feststellen, 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 Basiseinheit 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 Aufwärtsverbindungs-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 Handapparatenergie eingespart und die Systemzuverlässigkeit verbessert.
Wenngleich der Handapparatsender nur auf einem von zwei möglichen Aufwärtsverbindungs-Zeitschlitzen arbeitet, überwacht der Handapparatempfänger im gezeigten Ausführungsbeispiel weiterhin beide Abwärtsverbindungs-Zeitschlitze. Ein derartiger Betrieb kann insoweit wünschenswert sein, als Empfängerschaltkreise typischerweise viel weniger Leistung ziehen 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 beide 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 normalen, nicht redundanten Kommunikationsmodus zurückkehren.
Während der Steigerungsmodus, wie er beschrieben wurde, zur Vermeidung der Effekte von Segment-B-Strahlung für eine gegebene Kommunikationsverbindung effektiv ist, reduziert die Benutzung redundanter Zeitschlitze für jede Verbindung die Anzahl an verfügbaren Kommunikationsverbindungen 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 abgeschwächt werden. Der WDCT-Rahmen wird durch Verändern seiner Dauer modifiziert. Die Rahmendauer kann zur Justierung des Rahmenzeitablaufs 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 erforderlich ist, jeder aktiven Kommunikationsverbindung einen redundanten Zeitschlitz zuzuweisen.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird eine Detektionsschaltung verwendet, 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 Mikrowellenherdes 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 6 dargestellt.
6 zeigt eine Zeitbereich-Kennlinie eines Datenrahmens in einem System, das mit dem Segment-B-Strahlungsmuster synchronisiert wurde, welches inhärent mit der 60Hz-Wechselspannungsversorgung synchronisiert ist. Segment-B-Bursts 60 und 61 sind um jeweils 8,3ms bzw. die halbe Periode des Wechselspannungszyklus beabstandet. Die Rahmendauer beträgt 1/60Hz oder etwa 16,67ms. 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 1,39ms und ist auf jeder Seite von 693μs-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 Zentrieren des Segment-B-Bursts 61 innerhalb des Aufwärtsverbindungs-Schlitzes 63 eliminiert das Segment-B-Strahlungsmuster lediglich ein Aufwärtsverbindungs-Abwärtsverbindungs-Zeitschlitzpaar. Deshalb können Kommunikationsvorgänge auf allen anderen Zeitschlitzen unter Verwendung irgendeines von vierundachtzig Kanälen im Standardmodus durchgeführt werden, ohne die verdoppelte Bandbreite, die ansonsten dem Steigerungsbetriebsmodus 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 Bruchteil der Segment-B-Strahlungsperiode realisiert sein. Solange die Justierung von Segment-B-Bursts innerhalb der Übertragungsrahmen im Verlauf der Zeit konstant bleibt, können Kommunikationsvorgänge im Standardmodus auf verbliebenen unbelasteten Zeitschlitzen ausgeführt werden, und es ist eine Nettokapazitätsverbesserung gegenüber vollem Steigerungsmodusbetrieb zu erkennen.

Claims

Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen über eine TDMA-Datenübertragungsstrecke, die einer Serie von Interferenz-Bursts unterworfen ist, die durch Segment-B-Strahlung verursacht wird, wobei eine Periode der Segment-B-Strahlung aus zwei starken Energie-Bursts von etwa 1 ms Dauer besteht, die zu Beginn und am Ende desjenigen halben Wechselspannungszyklus auftreten, während dem ein Mikrowellenmagnetron gespeist wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Erfassen einer Zeitfolge empfangener Fehler bezüglich einer Phase einer Wechselspannungsquelle, die zur Versorgung einer Basiseinheit dient, – Feststellen einer in Bezug auf die Phase der Wechselspannungsquelle gleichbleibenden Zeittaktlage von empfangenen Fehlern, – Feststellen, dass eine Segment-B-Interferenzquelle aktiv ist, – Einstellen eines Steigerungsbetriebsmodus bezüglich der Basiseinheit und eines drahtlosen Telefonhandapparates, wenn die empfangenen Fehler mit einer bezüglich der Phase der Wechselspannungsquelle gleichbleibenden Zeittaktlage auftreten, wobei eine erste Kopie des Datenpakets innerhalb eines ersten zugewiesenen Zeitschlitzes auf der drahtlosen Datenübertragungsstrecke und eine redundante Kopie des Datenpakets innerhalb eines zweiten zugewiesenen Zeitschlitzes auf der drahtlosen Datenübertragungsstrecke übertragen werden, und – Einstellen eines niedrigeren Schwellwerts zur Feststellung, ob eine Segment-B-Interferenzquelle aktiv ist, wobei der Steigerungsbetriebsmodus schon nach Detektion einer niedrigeren Anzahl periodischer Fehler gestartet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Empfangsfehler ein Datenpaket ist, das fehlerbehaftet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne zwischen dem ersten und dem zweiten zugewiesenen Zeitschlitz größer als die Dauer eines jeden Interferenz-Bursts ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne zwischen dem ersten und dem zweiten zugewiesenen Zeitschlitz größer als die Zeitspanne zwischen einem Paar von aufeinanderfolgenden Interferenz-Bursts ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Feststellen der Zeittaktlage der Wechselspannungsquelle folgende Schritte umfasst: – Erzeugen eines Ausgangssignals durch einen Nulldurchgangsdetektor (18) und – Anlegen des Ausgangssignals an eine Mikrokontrollereinheit (19).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Übertragen einer ersten Kopie des Datenpaketes über eine primäre Verbindung zu einem Puffer, der seriell in einem Datenpfad eines CODEC-Gerätes vorgesehen ist, das darauf ausgelegt ist, in einem Datenpaket enthaltende digitale Daten in hörbare Information zu wandeln, – Übertragen der zusätzlichen Kopie des Datenpakets über eine redundante Verbindung zu dem Puffer und – Puffern der Information zur Wiedergabe mit einer konstanten Rate mit einer Zeittaktung, die auf einen Rahmen der TDMA-Datenübertragungsstrecke bezogen ist, wobei die gepufferte Information in der primären oder der zusätzlichen, redundanten Kopie des Datenpakets enthalten ist und daraus ausgewählt wird, wobei die Auswahl basierend auf einem ohne Fehler empfangenen Datenpaket erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, weiter gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Feststellen, ob die erste Kopie oder die zusätzliche Kopie des Datenpakets ohne Fehler empfangen wurde, und – selektives Übertragen von Information aus der Kopie des Datenpakets, die ohne Fehler empfangen wurde, zum CODEC-Gerät.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Interferenz-Bursts von der Basiseinheit empfangen werden, die an die Wechselspannungsquelle angeschlossen ist.