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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Signalübertragung
in einem Telekommunikationssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch
1 und eine entsprechende Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch
10.
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In Telekommunikationssystemen mit
Mobilstationen ist es erforderlich, bei einer hohen Relativgeschwindigkeit
einer Mobilstation eine robustere Art der Datenübertragung als bei einer niedrigen
Relativgeschwindigkeit zu verwenden. Gründe hierfür sind insbesondere der Dopplereffekt
und die Steigerung der zeitlichen Varianz der Eigenschaften von
Funkkanälen,
die bei hohen Relativgeschwindigkeiten von Mobilstationen verstärkt auftreten.
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Für
eine robustere Art der Datenübertragung kann
beispielsweise die Modulationswertigkeit verringert oder der Signalisierungsaufwand
aufgrund häufiger
Schätzungen
der Kanaleigenschaften erfüllt werden.
Insgesamt führt
dies jedoch zu einer geringeren Übertragungsrate
von und zur Mobilstation. Im Prinzip tritt dieses Problem in allen
Telekommunikationssystemen auf, in denen Mobilstationen existieren, die
während
einer Datenübertragung
bewegt werden, also insbesondere in Mobilfunk- oder auch Schnurlos-Telefon-Systemen.
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Während
eine geringere Datenrate bei einer reinen Datenübertragung bei hoher Relativgeschwindigkeit
trotz der ohnehin schon geringen Übertragungsrate in Mobilfunknetzen
noch tolerierbar wäre, da
dies nur zu einer Verlängerung
des Daten transfers führt,
ist eine Verringerung der Übertragungsrate
bei Echtzeitanwendungen wie Sprachübertragung nicht tolerierbar,
da es zu einer Verschlechterung der Verbindungsqualität und damit
Verständlichkeit
eines Sprechers kommt, die bis hin zur völligen Unverständlichkeit
führen
kann.
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Diese Problematik gewinnt vor allem
dann an Bedeutung, wenn von einem schnell bewegten Verkehrsmittel,
wie beispielsweise einem Automobil, per Mobilfunk eine Internet-Verbindung
zu einer Basisstation des Mobilfunknetzes aufgebaut und aufrecht erhalten
wird. Eine derartige Verbindung wird oftmals von Außendienstmitarbeitern
zur Datenübertragung genutzt.
Aufgrund des steigenden Aufkommens an zu übertragenden Datenmengen derart
mobiler Mitarbeiter ist eine hohe oder zumindest eine stabile Datenübertragungsrate
wünschenswert.
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Aus der
WO 99/468899 ist ein Verfahren bekannt,
bei dem, zur Realisierung eines Vermittlung (Routen) von Datenpaketen
von einer als Datenquelle funktionierenden Mobilstation zu einer
Datensenke funktionierenden Mobilstation, Mobilstationen selbständig Informationen über benachbarte
Stationen ermitteln, in dem beispielsweise der zurückgelegte Weg
empfangener Pakete verfolgt wird.
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Aus der
WO 97/31496 ist ein Verfahren und eine
Anordnung bekannt, bei dem bei einer Entscheidungsfindung im Rahmen
einer Handover Prozedur, die relative Geschwindigkeit einer Mobilstation
auf Grundlage von in sich wiederholenden Intervallen ermittelten
Messergebnissen bestimmt wird, wobei bei Unterschreiten einer Geschwindigkeitschwelle,
die Mobilstation als sich langsam bewegende Mobilstation klassifiziert
und zur Registrierung an einer den aktuellen Funkversorgungsbereich
der Mobilstation bereitstellende Basisstation geleitet wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Signalübertragung
in einem Telekommunikationssystem vorzuschlagen, bei denen auch
bei hohen Relativgeschwindigkeiten von Mobilstationen eine ausreichend
hohe Datenübertragungsrate über eine
Funkverbindung gewährleistet
werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren
mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Eine wesentliche Grundlage für die vorliegende
Erfindung ist die Tatsache, dass die Relativgeschwindigkeit häufig sehr
viel kleiner als die absolute Geschwindigkeit ist. Bezogen auf ein
Telekommunikationssystem mit Mobil- und Basisstationen bedeutet
dies, dass häufig
Relativgeschwindigkeiten zwi schen einer Mobilstation und einer weiteren
Mobil- und/oder Basisstation bestehen, die eine höhere Datenübertragungsrate
als eine bestehende Verbindung, insbesondere einer Direktverbindung
zwischen einer Mobil- und einer Basisstation, ermöglichen,
da bei ihnen auf eine robustere Art der Datenübertragung und damit niedrigere
Datenübertragungsrate aufgrund
hoher Relativgeschwindigkeit verzichtet werden kann. Diese Tatsache
lässt sich
insbesondere in Telekommunikationssystemen ausnutzen, in denen Daten
nicht zwangsweise von einer festen Station, also einer Basisstation,
zu einer Mobilstation direkt übertragen
werden, beispielsweise in Multi-Hop-Netzwerken oder Ad-Hoc-Netzwerken.
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Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren
zur Signalübertragung
in einem Telekommunikationssystem mit einer ersten Mobilstation,
einer ersten Basisstation und mindestens einem zweiten Mobil- und/oder
Basisstation. Erfindungsgemäß wird bei oder
nach Eintreten einer vorgegebenen Bedingung ein Funksignal zwischen
der ersten Mobilstation und der ersten Basisstation über die
mindestens zweite Mobilstation und/oder die mindestens zweite Basisstation übertragen.
Die mindestens zweite Mobil- und/oder Basisstation weisen bzw. weist
eine geringere Relativgeschwindigkeit zur ersten Mobilstation als
die erste Basisstation auf. Konkret heißt es also, dass der Eintritt
der vorgegebenen Bedingung der Auslöser für das "Umschalten" des Übertragungsweges eines Funksignals
zwischen erster Mobil- und erster Basisstation ist. Das Funksignal
wird sozusagen "umgeleitet" auf eine Verbindung,
die für
die Datenübertragung
besser geeignet ist im Sinne eine hohen Übertragungsrate. Der neue Übertragungsweg wird
dann also derart gewählt,
dass die Nutzung einer robusteren Art der Datenübertragung mit zwangsläufig niederer
Datenübertragungsrate
vermieden werden kann.
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Vorzugsweise können die folgenden vorgegebenen
Bedingungen der "Auslöser" für das "Umschalten" der Übertragungsweges
sein: Das Überschreiten
einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit zur Basisstation durch
die erste Mobilstation; das Unterschreiten einer bestimmten Übertragungsrate von
durch das Funksignal übertragenden
Daten; das Überschreiten
vorgegebener Änderungen
der Eigenschaften des Übertragungskanals
für das
Funksignal. Die oben genannten Bedingungen können auch miteinander kombiniert
werden zu einer vorgegebenen Bedingung. Im ersten Fall wird sozusagen
starr ab einer bestimmten Relativgeschwindigkeit der ersten Mobilstation
zur ersten Basisstation ein "Umschalten" des Übertragungsweges
des Funksignals bewirkt. Im zweiten Fall wird auf einen neuen Übertragungsweg "umgeschaltet", wenn die Datenübertragungsrate
zwischen der ersten Mobil- und der ersten Basisstation unter einen
bestimmten Wert sinkt. Die Ursache für das Sinken kann beispielsweise
in einer Verschlechterung des bisher genutzten Übertragungsweges insbesondere
aufgrund einer hohen Relativgeschwindigkeit der ersten Mobilstation
in Bezug auf die erste Basisstation liegen. Schließlich wird
im letzten Fall ein neuer Übertragungsweg
gewählt, wenn
sich die Eigenschaften des Übertragungskanals
für das
Funksignal über
ein vorgegebenes Maß ändern, beispielsweise
wenn sich Mehrwegeausbreitung und schneller Schwund einstellen.
Dies lässt sich
beispielsweise an der Impulsaufweitung (in Frequenz- und/oder Zeitrichtung)
von durch das Funksignal übertragene
Impulse in Mobil- und Basisstation messen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens kann das Eintreten der vorgegebenen Bedingung durch
die erste Mobilstation und/oder die erste Basisstation detektiert
werden.
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Um eine besonders hohe Übertragungssicherheit
zu gewährleisten,
kann das Funksignal auch über
mindestens eine weitere Übertragungsstrecke übertragen
werden. Diese unterscheidet sich vorzugsweise von der Übertragungstrecke
des Funksignals zwischen erster Mobil- und erster Basisstation. Mit
anderen Worten, das Funksignal kann parallel über mehrere Wege gleichzeitig übertragen
werden. Sowohl von der ersten Mobil- als auch der ersten Basisstation kann
dann diese Mehrfachübertragung
optimal ausgenutzt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen,
dass die Mobil- und/oder Basisstation empfangene Funksignale kombinieren
bzw. kombiniert und/oder aus ihnen das am geringsten gestörte Funksignal
auswählen
und weiter verarbeitet.
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Vorzugsweise wird das Verfahren in
einem Multi-Hop-Mobilfunksystem
eingesetzt. Bekanntermaßen
können
in Multi-Hop-Mobilfunksystemen
eine oder mehrere Mobil- und/oder Basisstationen in die Übertragungswege
oder -strecken von Funksignalen zwischen der sendenden und der empfangenden Station
geschaltet sein. Diese zwischengeschalteten Stationen erfüllen sozusagen
die Aufgabe eines Repeaters. Vorzugsweise wird das Multi-Hop-Mobilfunksystem
zur mobilen Datenübertragung
verwendet.
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Schließlich kann die Sendefrequenz
für das Funksignal
derart gewählt
werden, dass beispielsweise der Dopplereffekt minimiert wird. Das
bedeutet nichts anderes, als das eine an die Übertragungsbedingungen angepasste
Sendefrequenz gewählt
wird. Unter Übertragungsbedingungen
werden hierbei im wesentlichen die Funksignal-Übertragungseigenschaften eines
Mobilfunkkanals verstanden.
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Ferner betrifft die Erfindung eine
Vorrichtung zur Signalübertragung
in einem Telekommunikationssystem mit einer ersten Mobilstation,
einer ersten Basisstation und mindestens einer zweiten Mobil- und/oder
Basisstation. Erfindungsgemäß sind bei dieser
Vorrichtung Mittel vorgesehen, die bei Eintreten einer vorgegebenen
Bedingung bewirken, dass ein Funksignal zwischen der ersten Mobilstation
und der ersten Basisstation über
die mindestens zweite Mobil- und/oder die mindestens zweite Basisstation übertragen
wird, die eine geringere Relativgeschwindigkeit zur ersten Mobilstation
als die erste Basisstation aufweisen bzw. aufweist.
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Die Mittel können derart ausgebildet sein, dass
sie das Überschreiten
einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit der ersten Mobilstation,
das Unterschreiten einer bestimmten Übertragungsrate von durch das
Funksignal übertragene
Daten und/oder das Überschreiten
vorgegebener Änderungen
der Eigenschaften des Übertragungskanals
für das
Funksignal detektieren.
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Die Mittel können derart weitergebildet
sein, dass sie das Eintreten der vorgegebenen Bedingungen einer
mobilen Vermittlungseinrichtung signalisieren.
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Schließlich können die Mittel in der ersten Mobil-
und/oder der ersten Basisstation vorgesehen sein. Vorzugsweise sind
sie in der ersten Basisstation implementiert, die bei Eintreten
der Bedingungen das Umschalten des Übertragungsweges bzw. der Übertragungsstrecke
des Funksignals bewirkt. In diesem Fall müssen Mobilstationen im wesentlichen
nicht für Erfindung
ausgebildet sein. Es genügt
in der Regel eine Änderung
bzw. eine Erweiterung von Basisstationen des Telekommunikationsnetzes,
um die Erfindung zu implementieren. Selbstver ständlich müssen Mobilstationen, die im
Sinne der Erfindung als Repeater wirken, also wie eine Basisstation
Signale an andere Mobilstationen aussenden können, entsprechend ausgebildet
sein. Im Multi-Hop-Mobilfunksystemen ist dies jedoch ohnehin vorgesehen.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend
anhand eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der einzigen Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt
schematisch ein Szenario, bei dem ein Funksignal zwischen einer
ersten Basis- und einer ersten Mobilstation über eine zweite Mobil- und/oder
eine zweite Basisstation übertragen
wird.
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In der Zeichnung ist ein Multi-Hop-Telekommunikationssystem 10 dargestellt,
das eine mobile Vermittlungsstelle 24 und zwei mit dieser über Kommunikationspfade 34, 36 verbundene
Basisstationen 20 und 22 aufweist.
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Die erste Basisstation 20 steht
in direktem Funkkontakt (gestrichelte Verbindung 28) mit
einer ersten Mobilstation 12. Die erste Mobilstation 12 bewegt
sich mit der Relativgeschwindigkeit v4 von
der ersten Basisstation 20 weg. Dementsprechend besitzt
sie in Bezug auf die erste Basisstation 20 die Relativgeschwindigkeit
vre14-BS Die erste Basisstation 20 weist
Detektions- und Signalisierungsmittel 26 auf, die das Unterschreiten
einer Übertragungsrate
von Daten zwischen der ersten Basisstation 20 und ersten
Mobilstation 12 detektiert. Sobald ein derartiges Unterschreiten
detektiert wird, signalisieren die Detektions- und Signalisierungsmittel 26 der
ersten Basisstation 20 der mobilen Vermittlungsstelle 24,
dass zwischen erster Basisstation 20 und erster Mobilstation 12 eine
neue Übertragungs strecke
bzw. Verbindung gewählt
werden sollte, die eine höhere
Datenübertragungsrate
ermöglicht.
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Im dargestellten Szenario bestehen
nun zwei Möglichkeiten,
das Funksignal zwischen erster Basisstation 20 und erster
Mobilstation 12 zu übertragen.
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Zum einen kann die Übertragung über eine zweite
Mobilstation 14 erfolgen, das sich mit der Geschwindigkeit
v1 bewegt (gestrichelte Verbindung 30).
Die zweite Mobilstation 14 besitzt eine Relativgeschwindigkeit
vrel1-BS zur ersten Basisstation 20,
die sehr viel geringer als die Relativgeschwindigkeit der ersten
Mobilstation 12 zur ersten Basisstation 20 ist. Zudem
ist die Relativgeschwindigkeit vrel1_4 zwischen zweiter
und erster Mobilstation 14 bzw. 12 ebenfalls sehr
viel geringer als die Relativgeschwindigkeit vrell-BS zwischen
erster Mobilstation 12 und erster Basisstation 20.
Damit kann das Funksignal von der ersten Basisstation über die
zweite Mobilstation 14 an die erste Mobilstation 12 und
zurück übertragen
werden, ohne dass die Datenrate nennenswert sinkt. Dies resultiert
im wesentlichen aus den sehr viel niedrigeren Relativgeschwindigkeiten
zwischen erster Basisstation 20 und zweiter Mobilstation 14 einerseits
und zweiter Mobilstation 14 und erster Mobilstation 12 andererseits.
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Die mobile Vermittlungsstelle 24 kann
auch einen weiteren Übertragungsweg
für das
Funksignal wählen.
Dieser erfolgt über
die zweite Basisstation 22 (gestrichelte Verbindung 32).
Hierzu wird das Funksignal zwischen erster und zweiter Basisstation 20 bzw. 22 ausgetauscht.
Die erste Mobilstation 12 steht dann in direktem Funkkontakt
mit der zweiten Basisstation 22. Auch diese Übertragungsstrecke
ist sehr viel günstiger
hinsichtlich der Datenübertragungsrate als
die direkte Übertragung
zwischen erster Basis- und erster Mobilstation 20 bzw. 12.
Dies liegt an der niedrigeren Relativgeschwindigkeit vrel4-BS2 zwischen zweiter
Basisstation 22 und erster Mobilstation 12. Die
erste Mobilstation 12 befindet sich nämlich günstigerweise etwa in Höhe der zweiten
Basisstation 22, woraus die niedrige Relativgeschwindigkeit
der Stationen zueinander resultiert.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Relativgeschwindigkeit
vrel1-BS ungefähr null ist, da sich die zweite
Mobilstation 14 etwa in Höhe der ersten Basisstation 20 befindet.
Die Geschwindigkeit v4 der ersten Mobilstation 12 entspricht
in etwa der Relativgeschwindigkeit vrel4-BS der
ersten Mobilstation 12 zur ersten Basisstation 20,
so dass dieser Übertragungsweg
hinsichtlich der Datenübertragungsrate sehr
ungünstig
ist. Dadurch, dass die Relativgeschwindigkeit vrel1-BS der
zweiten Mobilstation 14 zur ersten Basisstation 20 und
die Relativgeschwindigkeit vrel1-4 der ersten
Mobilstation 14 zur zweiten Mobilstation 12 sehr
viel geringer als die Relativgeschwindigkeit vrel4-BS sind,
ist es sehr viel günstiger hinsichtlich
der Datenübertragungsrate,
das Funksignal über
die zweite Mobilstation 14 zu übertragen.
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Denkbar wären auch Übertragungswege über eine
dritte oder vierte Mobilstation 16 bzw. 18, sofern
diese günstige,
also insbesondere niedrige Relativgeschwindigkeiten zur ersten Mobilstation und/oder
ersten Basisstation 20 besitzen.
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Im übrigen können Funksignale zwischen erster
Basisstation 20 und erster Mobilstation 12 auch über alle
drei gestrichelt angedeuteten Verbindungen 28, 30 und 32 gleichzeitig,
also parallel ausgetauscht werden. Sowohl die erste Basisstation 20 als
auch die erste Mobilstation 12 können dann unter den empfangenen
Signalen das günstigste,
also insbesondere das am wenigsten gestörte Signal auswählen. Diese
Auswahl erfolgt vorzugsweise dynamisch, d.h. laufend. Hierzu wird
jeweils zwischen den verschiedenen Verbindungen 28, 30 und 32 im
in der empfangenden Station umgeschaltet. Dies ist vorteilhaft,
da sich die Übertragungsverhältnisse
aufgrund der Geschwindigkeit v4 der ersten
Mobilstation 12 laufend ändern, sodass ein bisher ungünstiger Übertragungsweg
plötzlich
eine sehr hohe Datenübertragungsgrate
ermöglichen
kann, während
bei einem bisher günstigen Übertragungsweg
bzw. einer günstigen
Verbindung die Datenübertragungsrate
aufgrund von Abschattungen, Schwund oder dergleichen Störungen plötzlich absinken
kann.
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An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass
aus energietechnischer Sicht die Übertragung eines Funksignals über eine
zwischengeschaltete Mobilstation im vorliegenden Fall kein Problem
darstellt, wenn sich die Mobilstationen in Automobilen befinden
und dort beispielsweise an die Lichtmaschine oder Autobatterie angeschlossen
werden können, die
im Prinzip für
die Mobilstation eine unendliche Energiequelle darstellt.