DE19635148A1

DE19635148A1 - Radio network operation network

Info

Publication number: DE19635148A1
Application number: DE19635148A
Authority: DE
Inventors: Stefan Scheinert
Original assignee: Individual
Current assignee: Littlefeet Inc
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2016-08-31
Also published as: DE19635148C2

Abstract

The method involves operating repeater stations (5) as fixed radio stations in at least one radio region (1) to amplify the transmitter power. The repeater stations communicate with a fixed transmitter station (3) in the radio region and with one or more mobile stations (2). The repeater station transmission paths (6b,7b) can be switched on and off. During connection to the radio network a mobile station regularly transmits messages which are received and detected by the repeater stations switched onto the mobile's channel. When a repeater receives a message a timer is set to a defined interval and is started. If no further message is received within the time interval the transmission path is closed or the transmission power reduced.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Funknetzes nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, wobei in mindestens einer Funkzone zu sätzlich zu einer an einen Funkkonzentrator gekoppelten ortsfesten Sendestation weitere Sendestationen vorgesehen sind, sowie auf eine derartige zusätzliche Sendestation.The invention relates to a method for operating a radio network the preamble of the main claim, being in at least one radio zone in addition to a fixed transmitter station coupled to a radio concentrator additional transmitting stations are provided, as well as such an additional one Transmitter station.

Die Topologie derartiger Funknetze, wie sie bspw. zum Betrieb von Funktelefonen benötigt werden, war früher durch Aufteilung in eine Vielzahl von Funkbereichen festgelegt worden, die jeweils von einer einzigen, an einen Funkkonzentrator ge koppelten Sendestation abgedeckt worden waren. Allenfalls zur Verstärkung der Sendeleistung bspw. im Funkschatten von Hügeln od. dgl. wurde vereinzelt eine zusätzliche, ortsfeste Sendestation installiert, welche das Signal der ersten Sen destation empfängt und in verstärkter Form abstrahlt und auf ähnlichem Weg das schwache Signal einer Mobilstation mit verstärkter Amplitude an die erste Sende station zurücksendet. Hierbei sendet eine derartige, zweite Sendestation dieselbe Information in demselben Frequenzbereich wie die erste Sendestation und wird aus diesem Grund als Repeaterstation bezeichnet. Zwar produziert sie ein zusätz liches Rauschsignal, und durch die interne Signallaufzeit können Interferenzen mit dem Originalsignal auftreten; infolge der geringen Gesamtzahl von zusätzlichen Sendestationen sind jedoch keine nachhaltigen Störungen des Funkbetriebs zu befürchten. Seit jüngerer Zeit werden jedoch in vielen oder allen Funkbereichen eines Funknetzes zusätzlich zu einer an einen Funkkonzentrator gekoppelten Sendestation eine größere Anzahl von weiteren Sendestationen aufgestellt. Hier bei ist es insbesondere möglich, zumindest teilweise unterschiedliche Frequenz bereiche zu nutzen, so daß eine Cluster-Struktur entsteht, die in geometrisch und frequenzmäßig unveränderter Form zur Bildung des Funknetzes beliebig oft an einandergereiht werden kann. Auch hierbei unterstützen die zusätzlichen Sende stationen ausschließlich die eigentliche Kommunikation zwischen der ersten Sen destation und einer Mobilstation, sind informationsmäßig jedoch völlig transparent. The topology of such radio networks, such as those used to operate radio telephones was previously required by division into a large number of radio areas have been determined, each by a single, ge to a radio concentrator coupled transmitter station had been covered. At most to strengthen the Transmitting power, for example in the radio shadow of hills or the like, was occasionally one additional, fixed transmitter station installed, which the signal of the first Sen destation receives and emits it in an amplified form and in a similar way weak signal from a mobile station with increased amplitude to the first transmission station returns. Such a second transmitter station transmits the same Information in the same frequency range as the first transmitter and will for this reason referred to as a repeater station. It does produce an additional one Noise signal, and the internal signal delay can cause interference with occur on the original signal; due to the small total number of additional However, transmitting stations are not susceptible to long-term interference with radio operations fear. Recently, however, in many or all radio areas of a radio network in addition to one coupled to a radio concentrator Broadcast station set up a larger number of other broadcasting stations. Here in particular, it is possible to at least partially different frequency areas to use, so that a cluster structure is created, which in geometrical and frequency-unchanged form to form the radio network any number of times can be lined up. The additional broadcasts also support this only the actual communication between the first sen destation and a mobile station, but are completely transparent in terms of information.

Solchenfalls tritt der schwerwiegende Nachteil auf, daß infolge der Vielzahl von Sendestationen eines Funkbereichs, welche allesamt mit der ersten Sendestation kommunizieren, ein erheblicher Rauschpegel innerhalb des Clusters erzeugt wird, und außerdem können bei Gleichkanalbetrieb erhebliche Interferenzen ausgelöst werden.In such a case, there is a serious disadvantage that due to the large number of Transmitting stations of a radio area, all of which are connected to the first transmitting station communicate, a significant level of noise is generated within the cluster, and in addition, significant interference can occur in co-channel operation will.

Aus den vorgenannten Nachteilen des bekannten Stands der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, ein Verfahren zum Betrieb eines gattungs gemäßen Funknetzes zu schaffen, wobei selbst bei einer Vielzahl von miteinander kommunizierenden, ortsfesten Sendestationen möglichst geringe Beeinträchti gungen des Funkbetriebs infolge von erhöhtem Rauschen und/oder Interferenzen auftreten.This results from the aforementioned disadvantages of the known prior art the problem initiating the invention, a method for operating a genus create appropriate radio network, even with a variety of each other communicating, fixed transmitting stations as little impairment as possible radio operation due to increased noise and / or interference occur.

Die Lösung dieses Problems gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Die Erfindung sieht hierbei vor, daß in denjenigen Repeatersta tionen eines Funkbereichs, deren Funkverbindung zu einer Mobilstation abgeris sen ist, die Sendezweige des dieser Mobilstation zugeordneten Kanals abgeschal ten oder zumindest in der Sendeleistung reduziert werden, damit sie keinen zu sätzlichen Rauschpegel oder Interferenzen erzeugen können. Bei einem Fun knetz, wo den einzelnen Kanälen Zeitschlitze zugeordnet sind, erfolgt die Abschal tung zeitschlitzbezogen. Damit andererseits die Funkverbindung zu einer Mobil station nicht fehlerhaft unterbrochen wird, ist es erforderlich, ein möglichst eindeu tiges Abschaltkriterium zu verwenden. Hierbei wählt die Erfindung ein zweistufiges Verfahren: Das von einer Mobilstation auf einem Kanal empfangene Funksignal wird auf einen Detektor gegeben, der indirekt eine erste Unterscheidung dahinge hend trifft, ob die Empfangsfeldstärke für eine Demodulation ausreichend ist. Au ßerdem wartet dieser Detektor auf eine ganz bestimmte Meldung einer Mobilstati on, die bspw. in einem festen Bitmuster bestehen kann. Die Abschaltung der be treffenden, ortsfesten "Zwischenstation" erfolgt genau dann, wenn die erwartete Meldung von der Mobilstation nicht eintrifft. Solchenfalls war die Empfangsfeld stärke so niedrig, daß nicht einmal ein wohldefiniertes Bitmuster aus dem Funksi gnal herausgefiltert werden konnte, ein eindeutiges Kriterium dafür, daß die Mo bilstation sich bereits in einer benachbarten Funkzone befindet und der betreffen de Kanal der alten "Zwischenstation" abgeschalten werden kann.This problem can be solved with the characteristic features of the Main claim. The invention provides here that in those Repeatersta tions of a radio area whose radio connection to a mobile station is lost sen, the transmission branches of the channel assigned to this mobile station are shuttered ten or at least be reduced in the transmission power so that they do not can generate additional noise levels or interference. Having a fun If the time slots are assigned to the individual channels, the shutdown takes place time slot-related. On the other hand, the radio connection to a mobile station is not interrupted incorrectly, it is necessary to use switch-off criterion. Here, the invention chooses a two-stage Method: The radio signal received by a mobile station on a channel is placed on a detector which indirectly made a first distinction depends on whether the received field strength is sufficient for demodulation. Au In addition, this detector is waiting for a specific message from a mobile status on, which can consist, for example, of a fixed bit pattern. The shutdown of the be meeting, fixed "intermediate station" takes place exactly when the expected Message from the mobile station does not arrive. In such a case, the reception field was strength so low that not even a well-defined bit pattern from the radio gnal could be filtered out, a clear criterion that the Mo bilstation is already in a neighboring radio zone and which affect de channel of the old "intermediate station" can be switched off.

Gemäß dem Hauptanspruch wird nach jedem Empfang einer Meldung eine Inter vallzeit T₁ abgewartet und währenddessen der Mobilstation Gelegenheit gegeben, eine weitere Meldung zu senden. Gemäß dem Anspruch 2 wird bei einem Verbin dungsaufbau über den Funkkonzentrator für das erste Warteintervall eine abwei chende Zeit T₂ verwendet, um der gerufenen Mobilstation ausreichend Zeit zu las sen, um zunächst eine Initialisierungsphase zu durchlaufen. Erfolgt der Verbin dungsaufbau dagegen von Seiten der Mobilstation oder durch eine Standortverla gerung derselben, so wird bei erstmaligen Erkennen einer Meldung als Wartezeit das übliche Zeitintervall T₁ verwendet.According to the main claim, an Inter vallzeit T₁ waited and given the opportunity during the mobile station, to send another message. According to claim 2 is a verb setup via the radio concentrator for the first waiting interval chende time T₂ used to read the called mobile station enough time to go through an initialization phase first. If the verb takes place On the other hand, the establishment of a service on the part of the mobile station or by a location relocation the same time, the first time a message is recognized as a waiting time the usual time interval T₁ used.

Um die Hard- und/oder Software bestehender Mobilstationen nicht verändern zu müssen, sieht die Erfindung vor, daß als Meldungssignal die Antwort einer Mobil station auf ein regelmäßig ausgesendetes Synchronisierungssignal der ersten Sendestation herangezogen wird. Sowohl derartige Synchronisierungssignale wie auch die entsprechenden Antwortsignale angesprochener Mobilstationen sind bei jedem Funknetz exakt festgelegt. Sie bestehen üblicherweise aus einem voran gestellten, festen Bitmuster ("frame burst"), dem eine variable Information und schließlich eine Redundanzinformation folgt. Dabei ist es erfindungsgemäß mög lich, sowohl die gesamte Meldung zu dekodieren, um Aufschluß über den Be triebszustand der Mobilstation zu erhalten; es ist jedoch bereits ausreichend, den vorangestellten "frame burst" zu dekodieren und dadurch festzustellen, daß die Mobilstation in der betreffenden Funkzone und weiterhin aktiv ist.In order not to change the hardware and / or software of existing mobile stations must, the invention provides that the response signal of a mobile station to a regularly transmitted synchronization signal from the first Transmitter station is used. Both such synchronization signals as the corresponding response signals from addressed mobile stations are also included precisely defined for each radio network. They usually consist of one ahead set, fixed bit pattern ("frame burst"), which a variable information and finally redundancy information follows. It is possible according to the invention Lich, both to decode the entire message in order to obtain information about the loading to maintain the operating state of the mobile station; however, it is already sufficient that to decode the preceding "frame burst" and thereby determine that the Mobile station in the relevant radio zone and is still active.

Es hat sich ferner als günstig erwiesen, daß die einstellbaren Zeitintervalle T₁, T₂ etwa zwischen 0,4 und 15 sec., bevorzugt etwa 5 sec. betragen. Diese Zeitinter valle sind etwa auf die Intervalle zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Syn chronisierungssignalen abgestimmt, welche beim GSM-System üblicherweise ca. 0,5 sec. betragen.It has also proven to be favorable that the adjustable time intervals T₁, T₂ be between about 0.4 and 15 seconds, preferably about 5 seconds. This time interval valles are roughly the intervals between two consecutive syn chronization signals coordinated, which are usually approx. 0.5 seconds.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden ortsfeste Sendestationen Anwendung, die gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 aufgebaut sind. Hier ist einerseits eine Möglichkeit zur Unterbre chung oder Dämpfung der Sendeleistung vorgesehen sowie außerdem ein Detek torschaltkreis zur Erkennung eines Meldungssignals, der die Abschalt- und/oder Dämpfungsschaltung bei Ausbleiben von Meldungssignalen in einen stand-by- Betrieb schaltet, um eine unnötige Rausch- und Interferenzquelle auszuschalten. Die Kopplung erfolgt bevorzugt über ein Zeitglied, welches den betreffenden Ka nal bis zum Eintreffen des oder der nächsten Meldungssignale eingeschaltet hält. Erfindungsgemäß werden ausschließlich die Sendezweige eines Informationska nals ("traffic channels", TCH) bei Ausbleiben einer Meldung abgeschalten, die Steuerkanäle ("broadcast control channels", BCCH) bleiben dagegen ständig aktiv.In the context of the method according to the invention, there are fixed transmission stations Application that according to the distinctive features of the sibling Claim 9 are constructed. On the one hand, there is an option here Chung or attenuation of the transmission power provided and also a Detek Gate circuit for detection of a message signal, the shutdown and / or Damping circuit in the absence of message signals in a stand-by Operation switches to switch off an unnecessary noise and interference source. The coupling is preferably carried out via a timing element, which the respective Ka keeps on until the next message signal (s) arrive. According to the invention, only the transmission branches of an information card nals ("traffic channels", TCH) switched off in the absence of a message that Control channels ("broadcast control channels", BCCH), however, remain constantly active.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand des Block schaltbilds eines Teils eines erfindungsgemäßen Funknetzes.Further features and advantages of the invention emerge from the following description writing a preferred embodiment and using the block Circuit diagram of part of a radio network according to the invention.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Ausschnitt aus dem ortsfesten Teil eines Funknetzes von der Größe eines Clusters bezeichnet. Innerhalb des Sendebereichs dieses Clu sters 1 möge sich eine mobile Funkstation 2 aufhalten.In Fig. 1, 1 denotes a section of the fixed part of a radio network the size of a cluster. A mobile radio station 2 may be within the range of this cluster 1 .

Der Funkbereich 1 weist eine erste, ortsfeste Sendestation 3 auf, die bspw. über Richtfunk 4 mit einem Funkkonzentrator kommuniziert. Diese erste, ortsfeste Sendestation 3 ist bspw. ringförmig von weiteren, ortsfesten Sendestationen 5 umgeben, denen jeweils eine Zone des Funkbereichs 1 zugeordnet ist. Die Sen destationen 5 kommunizieren 6 einerseits mit der ersten Sendestation 3, anderer seits 7 mit einer oder mehreren, mobilen Sendestationen 2. Hierbei kann je nach der Topologie des Clusters 1 innerhalb der Sendestationen 5 eine Frequenzum setzung erfolgen, es ist jedoch auch eine reine Gleichkanalverstärkung denkbar.The radio area 1 has a first, stationary transmission station 3 , which communicates with a radio concentrator, for example, via directional radio 4 . This first, stationary transmission station 3 is, for example, surrounded in a ring by further, stationary transmission stations 5 , each of which is assigned a zone of the radio area 1 . The sensor stations 5 communicate 6 on the one hand with the first transmitting station 3 , and on the other hand 7 with one or more mobile transmitting stations 2 . Depending on the topology of the cluster 1, a frequency conversion can take place within the transmitting stations 5 , but a pure co-channel amplification is also conceivable.

Die zusätzlichen Sendestationen 5 sind für die Kommunikation zwischen der er sten Sendestation 3 und der Mobilstation 2 völlig transparent, d. h. sie fügen den empfangenen 6a, 7a Signalen keinerlei zusätzliche Information hinzu, sondern leiten diese mit demselben Informationsgehalt an die jeweils andere Sendestation 2, 3 weiter 6b, 7b; derartige Sendestationen 5 werden daher üblicherweise als Repeaterstationen bezeichnet.The additional transmitting stations 5 are completely transparent for the communication between the first transmitting station 3 and the mobile station 2 , ie they do not add any additional information to the received 6 a, 7 a signals, but instead pass them on to the other transmitting station 2 with the same information content, 3 further 6 b, 7 b; such transmission stations 5 are therefore usually referred to as repeater stations.

In regelmäßigen Zeitabständen, bspw. alle 0,5 sec., sendet 6a die erste, ortsfeste Funkstation 3 ein Synchronisierungssignal aus, welches von der betreffenden, Repeaterstation 5 an die Mobilstation 2 weitergeleitet 7b wird. Die Mobilstation 2 reagiert daraufhin mit einer Rückmeldung 7a, die üblicherweise ein vorangestell tes, festes Bitmuster ("frame burst"), einen Informationsteil sowie eine nachgestell te Redundanzinformation umfaßt. Dieses Signal 7a wird von derjenigen Repea terstation 5, in deren Funkzone sich die Mobilstation 2 befindet, mit ausreichender Feldstärke empfangen, um detektiert werden zu können. In jeder Repeaterstation 5 befindet sich zu diesem Zweck pro Sendekanal ein Meldungsdetektor, welcher die betreffende Botschaft herausfiltert und mit einem entsprechenden, logischen Ausgangssignal das Eintreffen der Meldung anzeigt. Daraufhin wird ein ange schlossenes Zeitmodul auf eine vorgegebene Zeit T₁ gesetzt und gestartet. Vor Ablauf der Zeit T₁ sendet 6a die ortsfeste Funkstation 3 ein weiteres Synchronisie rungssignal, welches weitergeleitet wird 7b und von der Mobilstation 2 durch eine weitere Meldung 7a quittiert werden muß. Kann der Detektor innerhalb der Funk station 5 diese Meldung 7a registrieren, wird das Zeitmodul zurückgesetzt und abermals gestartet. Bleibt die Meldung dagegen aus, werden die Sendezweige des betreffenden Kanals der Repeaterstation 5 nach Ablauf des Zeitmoduls in den stand-by-Betrieb geschalten, wo die Sendeleistung reduziert oder ganz abge schalten ist. At regular intervals, for example every 0.5 sec., 6 a, the first, fixed radio station 3 sends out a synchronization signal, which is forwarded by the repeater station 5 in question to the mobile station 2 7 b. The mobile station 2 then responds with a feedback 7 a, which usually includes a pre-set, fixed bit pattern ("frame burst"), an information part and a replica te redundancy information. This signal 7 a is received by that repeater station 5 , in the radio zone of which the mobile station 2 is located, with sufficient field strength to be able to be detected. For this purpose, there is a message detector in each repeater station 5 for each transmission channel, which filters out the message in question and indicates the arrival of the message with a corresponding, logical output signal. Then a connected time module is set to a predetermined time T 1 and started. Before the end of the time T 1 6 a, the fixed radio station 3 sends another synchronization signal, which is forwarded 7 b and must be acknowledged by the mobile station 2 by a further message 7 a. If the detector can register this message 7 a within the radio station 5 , the time module is reset and started again. If the message does not appear, the transmission branches of the relevant channel of the repeater station 5 are switched to stand-by mode after the time module has expired, where the transmission power is reduced or switched off completely.

Soll eine Verbindung von Seiten der Mobilstation 2 aufgebaut werden, so werden die Sendezweige der Repeaterstation 5 nach Eintreffen der ersten Meldung 7a eingeschalten; soll eine Verbindung dagegen von der ortsfesten Sendestation 3 her eingeleitet werden, so wird das Zeitmodul innerhalb der Repeaterstation 5 überdies einmalig auf einen zweiten, etwas längeren Zeitwert T₂ eingestellt, um der Mobilstation 2 genügend Zeit für die Initialisierungsphase zu geben.If a connection is to be established on the part of the mobile station 2 , the transmission branches of the repeater station 5 are switched on after the arrival of the first message 7 a; If, on the other hand, a connection is to be initiated from the fixed transmitting station 3 , the time module within the repeater station 5 is also set once to a second, somewhat longer time value T 2 in order to give the mobile station 2 sufficient time for the initialization phase.

Claims

1. Method for operating a radio network with a multiplicity of radio areas ( 1 ), in each of which a first fixed transmitter station ( 3 ) is coupled ( 4 ) to a radio concentrator, and wherein at least one radio area ( 1 ) is used to amplify the transmission power of repeater stations ( 5 ) are provided as additional fixed transmission stations which communicate with the first transmission station ( 3 ) and with one or more mobile stations ( 2 ) ( 6 , 7 ), the transmission branches ( 6 b, 7 b) of the repeater stations ( 5 ) being channel-by-channel - Can be switched off and / or reduced in terms of the transmission power, characterized in that a mobile station ( 2 ) regularly sends messages ( 7 a) during the radio connection ( 7 ) to the radio network ( 1 ) at time intervals, which are transmitted by the repeater stations ( 5 ), which are switched on on the channel of the mobile station ( 2 ), can be received and detected, and that in these repeater stations ( 5 ) after the receipt of a measurement ldung a timer is set to a predetermined interval time T₁ and started, and if no further message arrives from the mobile station ( 2 ) by the end of the set interval time T₁ in a repeater station ( 5 ), the transmission branches ( 6 b, 7 b) will relevant channel of this repeater station ( 5 ) switched off and / or reduced in the transmission power.

2. The method according to claim 1, characterized in that the connection branches ( 6 b, 7 b) of the relevant channel of all repeater stations ( 5 ) of a radio area are switched on for a time interval T₂ when establishing a connection via the radio concentrator and the transmitting station ( 3 ) coupled thereto , and if within this time interval T₂ in a repeater station ( 5 ) no message can be received from the called mobile station ( 2 ), the transmission branches ( 6 b, 7 b) of the relevant channel of this repeater station ( 5 ) are switched off.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that when a connection is established by a mobile station ( 2 ) and / or during its relocation during a radio connection ( 7 ), the transmission branches ( 6 b, 7 b) of the relevant channel of those repeater stations ( 5 ), which receive the messages from the mobile station ( 2 ), are switched on for a first time interval T 1 .

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the response ( 7 a) of a mobile station ( 2 ) to a from the first transmitting station ( 3 ) transmitted at regular time intervals ( 6 a, 7 b) synchronization signal from (the) intermediate repeater station (s) ( 5 ) is decoded and interpreted as a message.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the message from a mobile station ( 2 ) consists of a predetermined bit pattern ("frame burst"), the actual information and redundancy information.

6. The method according to claim 5, characterized in that the complete Message is decoded.

7. The method according to claim 5, characterized in that exclusively the predetermined bit pattern ("frame burst") is decoded.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the adjustable time intervals T₁, T₂ approximately between 0.4 and 15 sec.

9. Fixed transmission station for use as a repeater station ( 5 ) in the context of a method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one, preferably both transmission branches of a channel can be selectively switched off and / or reduced in their transmission power, and that the channel in question is coupled to a circuit for detecting a message signal.

10. Transmitting station according to claim 9, characterized in that the Output signal of the detector circuit connected to a timer is, so that this is set to a time value T 1 upon receipt of a message becomes.

11. Transmitting station according to claim 10, characterized in that the Output timer on the output side with the switch for switching off one or both transmission branches and / or with a circuit for reducing whose transmission power is coupled.

12. Transmitting station according to one of claims 9 to 11, characterized in that that one or more information channels ("traffic channels", TCH) with one Provide device for selective shutdown and / or reduction are, the control channels ("broadcast control channels", BCCH) against it Not.