DE20315163U1

DE20315163U1 - Standortbasierte mobile Einheit und System zur Funkkommunikation von Mobileinheiten

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Publication number: DE20315163U1
Application number: DE20315163U
Authority: DE
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2013-10-02

Abstract

Mobile Einheit zur Kommunikation innerhalb eines Funknetzes mit zur bevorzugten Kommunikationsnutzung im vorhinein designierten geographischen Gebieten, wobei die Einheit folgendes umfasst:
einen Sender, der dazu konfiguriert ist, eine Anfrage nach einem Standort eines im vorhinein designierten, bevorzugten Kommunikationsgebiets auszulösen, wenn die mobile Einheit sich nicht innerhalb eines Hotspot-Gebiets des Netzes befindet;
einen mit dem Sender gekoppelten Empfänger, der für den Empfang geographischer Standortdaten konfiguriert ist, die mindestens einem vom Netz bedienten, im vorhinein designierten bevorzugten Kommunikationsgebiet entsprechen; und
ein mit dem Empfänger gekoppeltes Ausgabegerät des Nutzers zur Benachrichtigung des Nutzers einer mobilen Einheit über die relative Position des zumindest einen, im vorhinein designierten bevorzugten Kommunikationsgebiets, das vom Netz bedient wird, bezüglich eines ermittelten geschätzten Standorts einer mobilen Einheit.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Anmeldung betrifft die Funkkommunikation mobiler Einheiten, und insbesondere die Systeme mit designierten geographischen Gebiete zur bevorzugten Nutzung für Kommunikationszwecke, den sogenannten „Hotspots".
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Funkkommunikationssysteme sind im Stand der Technik wohlbekannt. Im allgemeinen umfassen derartige Systeme Kommunikationsstationen, die Funkkommunikationssignale untereinander austauschen, d.h. senden und empfangen. Im typischen Fall sind Basisstationen vorgesehen, die in der Lage sind, gleichzeitige Funkkommunikationen mit einer Vielzahl von Teilnehmerstationen durchzuführen, welche unter dem Oberbegriff Funk-Sende/Empfangs-Einheiten (engl. Wireless Transmit/Receive Units, WTRUs) bekannt sind, zu denen auch mobile Einheiten gehören. Im allgemeinen schließt der Ausdruck Basisstation wie im vorliegenden Text verwendet folgendes ein, ist darauf jedoch nicht beschränkt: eine Basisstation, einen Node B, einen Site Controller, einen Zugangspunkt, oder eine andere Schnittstellenvorrichtung in einer Funkumgebung, die Funkzugang zu dem Netz vermittelt, zu dem sie gehört. Der Begriff WTRU bezeichnet in seiner Verwendung im vorliegenden Text ein Endgerät, eine Mobilstation, eine feste oder mobile Teilnehmereinheit, einen Pager oder jedwede andere Art von Gerät, das zum Betrieb in einer Funkumgebung fähig ist.
Zu den WTRUs gehören auch persönliche Kommunikationsgeräte, beispielsweise Telefone, Bildtelefone sowie internetfähige Telefone mit Netzverbindungen. Außerdem schließen WTRUs auch tragbare Personalcomputer, beispielsweise persönliche digitale Assistenten (PDAs) und Notizbuchcomputer, mit Funkmodems ein, die ähnliche Netzfähigkeiten haben.
Tragbare oder anderweitig zu einem Standortwechsel fähige WTRUs werden als mobile Einheiten bezeichnet. Für mobile Einheiten ist das Erhalten der Batterielebensdauer ganz allgemein ein wichtiger Aspekt bei der Auslegung sowohl der mobilen Einheit selbst als auch der Kommunikationsnetze, in denen sie betrieben wird. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Zielsetzung verringerten Stromverbrauchs bei einer mobilen Einheit zu erreichen. Beispielsweise kann sich eine Erhöhung der Anzahl von Verbindungs-Basisstationen innerhalb eines geographischen Gebiets in verringertem Strombedarf für Kommunikationen mobiler Einheiten auswirken.
1a zeigt eine mobile Einheit 104 in einem Funk-Ortsnetz (engl. Wireless Local Area Network, WLAN) 106 mit einer Basisstation 102 im Zentrum des WLAN 106. Entfernt sich die mobile Einheit 104 von der Basisstation 102, dann müssen die WTRU 104 sowie die Basisstation 102 ihre jeweilige Leistung verstärken, damit eine gleichbleibende Dienstgüte (engl. Quality of Service, QoS) in ihrer Funkkommunikation gewährleistet ist.
1b zeigt ein WLAN 112, eine mobile Einheit 107 und neun Basisstationen 101, 103, 105, [107], 109, 111, 113, 115 und 117. Aufgrund der dichten Konzentration von Basisstationen verringert sich die Entfernung von der mobilen Einheit 107 zu jeder Basisstation. Dies ermöglicht, dass die mobilen Einheiten und Basisstationen bedingt durch die kürzeren Entfernungen weniger Übertragungsleistung einsetzen müssen. Bei einer derartigen Konzentrationsdichte von Basisstationen verringern sich zwar die Leistungsanforderungen aufgrund der Übertragungsdistanz; dies wirkt sich jedoch wiederum in vermehrter Interferenz aus. Dieses erhöhte Interferenzaufkommen kann eine Erhöhung der jeweiligen Sendeleistung der mobilen Einheiten und der Basisstationen erforderlich machen, was wiederum die Zielsetzung Stromersparnis und eine damit verbundene Verlängerung der Batterielebensdauer zunichte macht.
Ein System kann Interferenzen verringern, indem es den Standort einer jeden mobilen Einheit bestimmt und ein Antennenstrahlmuster in Richtung einer jeden mobilen Einheit fokussiert. Das Fokussieren des Strahlmusters einer Antenne ist auch unter dem Begriff „Beamforming" bekannt.
Die 2a–c zeigen Antennenstrahlmuster in einem System mit „Beamforming", wie es beispielsweise in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 10/305,595 offenbart ist, die sich im Besitz der Person befindet, auf die die vorliegende Anmeldung übertragen wurde. 2a zeigt eine Basisstation 10 mit einem Antennenmuster 12, bei dem eine Konzentration von Funkfrequenzenergie an bzw. von eine(r) mobile(n) Einheit UE₁ auf Grundlage des relativen Standorts der mobilen Einheit erfolgt.
„Beamforming" lässt sich selektiv bei der Bedienung mehrerer gleichzeitiger Funkkommunikationen mit mehreren Strahlen oder einem einzigen Strahl anwenden, der auf der Grundlage von Faktoren wie Standort und relative Interferenz gesteuert wird. Die 2b und 2c zeigen zwei unterschiedliche Szenarien der Basisstation 10 bei der Konzentration von Funkfrequenzenergie an die bzw. von den mobilen Einheiten UE₂ und UE₃ auf der Grundlage unterschiedlicher relativer Standorte der mobilen Einheiten.
Für den Einsatz von „Beamforming" ist zunächst erst einmal der Standort der mobilen Einheit zu bestimmen. Jedes beliebige einer Vielzahl bekannter Verfahren kann zur Standortbestimmung herangezogen werden. Zum Beispiel kann die mobile Einheit unter Einsatz eines eingebauten globalen Ortsbestimmungssystem- (GPS-) Empfängers ihren Standort selbst bestimmen und diesen Standort dem Netz dann melden. Auch ein Netz kann unter Anwendung von AOA- (engl. Angle of Arrival, also Einfallswinkel) TDOA- (engl. Time Difference of Arrival, d.h. Laufzeitdifferenz) oder Doppler-Techniken den Standort einer mobilen Einheit bestimmen. Ein hybrides Verfahren kann eingesetzt werden, wenn ein Netz eine mobile Einheit bei deren Eigenstandortbestimmung unterstützt. Im allgemeinen erzeugt jedes Verfahren eine Schätzung des relativen Standorts der mobilen Einheit mit zugehöriger Schätzfehlerspanne.
Dienstanbietern bieten sich zahlreiche Möglichkeiten zur Anbietung und Kontrolle von Netzzugang. Beispielsweise kann ein beliebtes Funk-Ortsnetzprotokoll mit einem oder mehreren WLAN-Zugangspunkten auf dem IEEE 802.11b-Standard aufgebaut sein. Bei einigen derartigen Netzen kann ein ausgewählter WLAN-Dienst in relativ kleinen, gut definierten geographischen Gebieten bereitgestellt werden, die als „Hotspots" bekannt sind. In diesen Gebieten verfügen die Nutzer über die Fähigkeit, mit ihren mobilen Einheiten „online" zu gehen und Funknetzzugang zu erhalten.
WLAN-Kommunikationssysteme mit Hotspots können an zahlreichen Standorten vorteilhaft vorgesehen werden, zum Beispiel in Flughäfen, Cafés und Büchereien. Zugang zu diesen Netzen erhält man typischerweise über eine Prozedur, in der die Nutzer-Zugriffsberechtigung überprüft wird. Aufgrund der ständigen Weiterentwicklung der Gruppe der IEEE 802-Standards sind derartige Prozeduren im Bereich der WLAN-Technologie noch nicht vollkommen standardisiert.
Die Anmelder der vorliegenden Erfindung haben ein „Hotspot"-Kommunikationen zugrundeliegendes Problem erkannt, nämlich dass ein Nutzer Probleme mit der Ortung der Hotspot-Kommunikationsgebiete haben kann, genauer gesagt damit, an welchem Standort sich der Nutzer befinden sollte, um die beste Dienstgüte innerhalb des Funk-Ortsnetzes zu erhalten.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine mobile Einheit und ein System zur Funkkommunikation mobiler Einheiten innerhalb eines Funknetzes zur Verfügung, welches zur bevorzugten Nutzung für Kommunikationszwecke designierte oder bestimmte geographische Gebie- te aufweist. Bei einigen Anwendungen sind spezifische Gebiete bereits im vorhinein als „Hotspots" designiert. Alternativ lässt sich ein bevorzugtes Kommunikationsgebiet im Hinblick auf die Signalgüte oder einen anderen Kommunikationsparameter einer gerade stattfindenden Kommunikation mit einer mobilen Einheit bestimmen.
Vorzugsweise wird eine Anfrage nach einem Hotspot-Gebietsstandort von einer Übertragung von einer mobilen Einheit ausgelöst und von einer Basisstation des Netzes empfangen. Ist die mobile Einheit mit einem globalen Ortsbestimmungssystem (GPS) ausgestattet, dann wird der geschätzte Standort der mobilen Einheit unter Verwendung des globalen Ortsbestimmungssystems (GPS) der mobilen Einheit bestimmt. Die Übertragung der Anfrage von der mobilen Einheit kann dann Daten über den aktuellen geschätzten Standort der mobilen Einheit beinhalten, und die Basisstation des Netzes sendet an die mobile Einheit relative Positionsdaten, die vom Netz auf der Grundlage der aktuellen geschätzten Standortdaten der mobilen Einheit bestimmt werden. Vorzugsweise ermittelt das Netz die von der Basisstation des Netzes an die mobile Einheit gesendeten relativen Positionsdaten auf der Grundlage der aktuellen geschätzten Standortdaten der mobilen Einheit sowie dynamischer Daten der Hotspot-Gebietsnutzung, beispielsweise der Anzahl gegenwärtig stattfindender Funkkommunikationen.
Eine Alternative ergibt sich, wenn das Funknetz den aktuellen geschätzten Standort einer mobilen Einheit ermittelt. Eine Standortschätzung erfolgt unter Verwendung einer herkömmlichen Analyse von Daten bezüglich der physikalischen Eigenschaften einer von einer oder mehreren Basisstationen des Netzes empfangenen Übertragung von einer mobilen Einheit. Eine der Basisstationen des Netzes überträgt dann an die mobile Einheit relative Positionsdaten, die vollkommen vom Netz bestimmt werden. Die von der Basisstation des Netzes an die mobile Einheit übertragenen relativen Positionsdaten können vom Netz auf der Grundlage der aktuellen geschätzten Standortdaten der mobilen Einheit und dynamischer Netznutzungsdaten bestimmt werden. Dementsprechend können die relativen Positionsdaten einem im vorhinein designierten Hotspot-Gebiet entsprechen, oder auch einfach nur einem Gebiet, in dem, wie das Netz feststellt, die mobile Einheit eine bessere Funkverbindung hat.
Ist die mobile Einheit mit einem globalen Ortsbestimmungssystem (GPS) ausgestattet, dann muss die mobile Einheit nicht unbedingt eine Standortschätzung an das Netz senden.
Eine Basisstation des Netzes kann an die mobile Einheit geographische Standortdaten aller im vorhinein designierter Hotspot-Gebiete senden, die von der Basisstation bedient werden. Die mobile Einheit kann dann mittels ihres GPS ihre relative Position bezüglich der Hotspots bestimmen.
Das Netz kann direkte Funkkommunikationen mobiler Einheiten mit Basisstationen des Netzes sowie auch Peer-to-Peer-Funkkommunikationen zwischen mobilen Einheiten ermöglichen. Eine für den Empfang durch eine Basisstation des Netzes bestimmte, von einer mobilen Einheit ausgehende Anfrage kann dann über eine andere mobile Einheit, die sich in einem von der Basisstation bedienten Hotspot-Gebiet befindet, weitervermittelt werden.
Das Netz kann so konfiguriert sein, dass es Standortschätzungen einer mobilen Einheit überwacht und periodisch relative Positionsdaten bevorzugter Kommunikationsgebiete an die mobile Einheit sendet. Vorzugsweise bestimmt das Netz derartige Daten auf der Grundlage aktueller Standortschätzungsdaten der mobilen Einheit und dynamischer Daten des Signals und/oder der Netznutzung der mobilen Einheit. Das Netz kann eine nach Rangstufen gegliederte Präferenzreihenfolge bevorzugter Kommunikationsgebiete bestimmen und relative Positionsdaten einer meistbevorzugten Kommunikationsgebiet-Präferenz oder eine Reihe von nach Rangstufen gegliederten Präferenzen an die mobile Einheit senden.
Die geographischen Hotspot-Gebiete sind vorzugsweise durch entsprechende Sätze geographischer Koordinaten definiert, die in einer Datenbank des Netzes gespeichert sind. Einer oder mehrere der Datensätze wird bzw. werden dann selektiv von einer Basisstation des Netzes übertragen, um die mobile Einheit mit relativen Positionsdaten zu versorgen.
Eine mobile Einheit für eine derartige Kommunikation mit einem Funknetz besteht vorzugsweise aus einem Sender, einem Empfänger sowie einem Ausgabegerät des Nutzers. Dabei ist der Sender für die Auslösung einer Anfrage nach einem Standort eines bevorzugten Kommunikationsgebiets konfiguriert. Der Empfänger ist für den Empfang geo graphischer Standortdaten konfiguriert, die mindestens einem vom Netz bedienten bevorzugten Kommunikationsgebiet entsprechen. Das Ausgabegerät des Nutzers setzt den Nutzer einer mobilen Einheit von der relativen Position – bezüglich des geschätzten Standorts der mobilen Einheit – zumindest eines vom Netz bedienten bevorzugten Kommunikationsgebiets in Kenntnis, wobei dieser geschätzte Standort je nach Ausstattung der mobilen Einheit entweder vom Netz oder von der mobilen Einheit bestimmt wird.
Die mobile Einheit kann für die Funkkommunikation in [einem] oder mehreren Funknetz(en) konfiguriert sein, zu denen auch Funk-Ortsnetze (WLANs), Zeitduplex- (TDD-) Telekommunikationssysteme und/oder Frequenzduplex- (FDD-) Telekommunikationssysteme gehören, auf die sie jedoch nicht beschränkt sind. Dementsprechend sind Sender und Empfänger der mobilen Einheit für die Verwendung der Protokolle konfiguriert, die auch die spezifischen Systeme verwenden, in denen die mobile Einheit eingesetzt werden soll.
Die mobile Einheit kann mit einem globalen Ortsbestimmungssystem (GPS) ausgerüstet sein, das eine Standortschätzung der mobilen Einheit vornimmt. In einem solchen Fall kann der Sender für die Übertragung einer Anfrage nach einem bevorzugten Kommunikationsstandort konfiguriert sein, indem er ein Signal mit aktuellen Standortschätzungsdaten einer mobilen Einheit sendet, und der Empfänger der mobilen Einheit ist für den Empfang geographischer Standortdaten, die mindestens einem bevorzugten Kommunikationsgebiet entsprechen, in Form relativer Positionsdaten konfiguriert, die vom Netz auf der Grundlage der übertragenen Standortschätzungsdaten der mobilen Einheit bestimmt werden.
Alternativ wird der Standort der mobilen Einheit nicht von einer mit einem GPS ausgerüsteten mobilen Einheit an das Netz gesendet. Das GPS der mobilen Einheit wird dann zur Berechnung relativer Positionsdaten bezüglich bevorzugter Kommunikationsgebiete auf der Grundlage von geographischen Standortdaten eingesetzt, die als Antwort auf eine übertragene Anfrage empfangen wurden, wobei diese Daten mindestens einem vom Netz bedienten bevorzugten Kommunikationsgebiet entsprechen.
Verfügt die mobile Einheit über kein GPS, dann ist der Empfänger der mobilen Einheit vorzugsweise zum Empfang geographischer Standortdaten, die mindestens einem bevorzugten Kommunikationsgebiet entsprechen, in Form von relativen Positionsdaten konfiguriert, die auf der vom Funknetz bestimmten Standortschätzung einer mobilen Einheit basieren.
Die mobile Einheit kann für die direkte Kommunikation mit Basisstationen des Netzes sowie auch für sogenannte Peer-to-Peer-Funkkommunikationen mit anderen mobilen Einheiten konfiguriert sein. In einem solchen Fall ist der Empfänger der mobilen Einheit vorzugsweise auch für den Empfang einer Antwort auf eine gesendete Anfrage konfiguriert, die durch eine andere mobile Einheit weitervermittelt wird, welche sich in direkter Kommunikation mit einer Basisstation des Netzes befindet.
Die mobile Einheit kann für die visuelle Anzeige bevorzugter Kommunikationsgebiete bezüglich des geschätzten Standorts der mobilen Einheit mit einer Landkartenanzeige konfiguriert sein. Das Ausgabegerät des Nutzers kann eine Stromverbrauchsanzeige aufweisen, die aktiv ist, wenn sich die mobile Einheit physisch in einem Gebiet relativ hohen Stromverbrauchs befindet. Eine derartige Anzeige kann dazu verwendet werden, manuell oder automatisch eine Anfrage nach dem relativen Standort eines bevorzugten Kommunikationsgebiets auszulösen, in dem der Stromverbrauch niedriger wäre.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann auf dem Gebiet anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1a eine mobile Einheit in einem Funk-Ortsnetz (WLAN);
1b ein WLAN mit mehreren Basisstationen;
2a–c beispielhafte Diagramme von Antennenstrahlmustern in einem Beamforming-System;
3 ein Blockdiagramm, das zwei mobile Einheiten, eine Basisstation sowie verschiedene Hindernisse zeigt, wobei die vorliegende Erfindung vorteilhaft zur Anwendung kommt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung beschrieben, in denen durchwegs gleiche Zahlen gleiche Elemente bezeichnen. Die Begriffe Basisstation, WTRU und mobile Einheit werden dabei in ihrer allgemeinen Bedeutung wie oben beschrieben verwendet. Die vorliegende Erfindung stellt ein drahtloses Funkzugangsnetz mit einer oder mehreren vernetzten Basisstationen zur Verfügung, über das ein Funkdienst für mobile Einheiten, d.h. mobile WTRUs, bei deren Eintritt in und/oder Bewegung durch die entsprechenden, von den jeweiligen Basisstationen geographisch abgedeckten Gebiete bereitgestellt wird. Der Einfachheit halber ist die Erfindung zum Teil im Fall ihrer Anwendung auf ein Funk-Ortsnetz (WLAN) mit Basisstationen, d.h. Zugangspunkten, gemäß IEEE 802.11b beschrieben. Vorzugsweise verfügt das WLAN über im vorhinein zur bevorzugten Kommunikationsnutzung designierte geographische Gebiete, die als Hotspots bezeichnet werden. Derartige Netze können sowohl zum direkten Netzzugang durch mobile Einheiten konfiguriert sein und ermöglichen auch Peer-to-Peer-Kommunikationen zwischen mobilen Einheiten, die bisweilen auch als Ad-hoc-Kommunikationen bezeichnet werden. Die angegebene Erfindung lässt sich jedoch in jedem beliebigen Funksystem anwenden, das für mobile Einheiten zugänglich ist. Zum Beispiel kann anstelle von oder zusätzlich zu Hotspot-Gebieten ein bevorzugtes Kommunikationsgebiet auch im Hinblick auf die Signalgüte oder einen anderen Kommunikationsparameter einer gerade stattfindenden Kommunikation mit einer mobilen Einheit bestimmt werden.
Es wird nunmehr auf 3 Bezug genommen, die eine Funkkommunikationsumgebung 400 mit mobilen Einheiten 402, 404 und einem WLAN 405 mit mindestens einer Basis station 406 zeigt. Die mobilen Einheiten 402, 404 sind vorzugsweise mit einem globalen Ortsbestimmungssystem (GPS) versehen, um sie zur Bestimmung ihres eigenen geographischen Standorts zu befähigen.
Die Basisstation vermittelt über ein zugehöriges Antennensystem 407 Netzzugang in einem ausgewählten geographischen Gebiet. Verschiedene Hindernisse, beispielsweise Wände 408, Häuser 409 und/oder Bürogebäude 411 können die von der Basisstation vermittelte Dienstgüte (QoS) einschränken. Obwohl Zonen mit Hindernissen durchaus von der Basisstation 406 bedient werden können, liegen die Stromerfordernisse bei Hindernisse enthaltenden Gebieten im Vergleich zu Gebieten ohne Hindernisse, wie die Zonen 401 und 403, allgemein höher. Die hindernisfreien Gebiete lassen sich vorteilhaft als bevorzugte Gebiete zur Unterstützung von Kommunikationen bzw. verbesserten Kommunikationsdiensten an mobile Einheiten designieren, wenn diese sich in diesen Gebieten befinden.
Ist die mobile Einheit 402 nicht mit einem globalen Ortsbestimmungssystem (GPS) ausgestattet oder auch nicht anderweitig zur Eigenstandortbestimmung konfiguriert, dann bestimmt das WLAN 405 die geschätzte Position der mobilen Einheit, beispielsweise unter Verwendung der verschiedenen voranstehend erwähnten Triangulations- und Doppler-Techniken. Das WLAN 405 bestimmt zum Beispiel eine relative Position der mobilen Einheit 402 bezüglich der Antenne 407 der Basisstation 406 und sendet Standortinformationsdaten an die mobile Einheit 402 zur Erleichterung eines Standortwechsels der mobilen Einheit 402 in die Hotspot-Zonen 401 und 403.
Hotspot-Dienste können unter Verwendung von Beamforming für ausgewählte Dienste bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann der Kommunikationsstrahl zum Empfang und zum Senden durch die Basisstationsantenne das Hotspot-Gebiet abdeckend konfiguriert sein, so dass eine mobile Einheit beim Versuch, die ausgewählten Dienste außerhalb des Hotspot-Gebiets zu verwenden, auch wenn sie sich ansonsten innerhalb eines Kommunikationsradius der Basisstationsantenne befindet, nicht an eine Kommunikationsleistungsschwelle stößt. Als Alternative zu oder in Verbindung mit dem Beamforming kann die Basisstation so konfiguriert sein, dass sie nur dann verbesserte Kommunikationen für eine mobile Einheit bereitstellt, wenn durch Auswertung relativer geographischer Standortdaten bestimmt wird, dass sich diese mobile Einheit auch wirklich in dem Hotspot-Gebiet befindet.
Die Basisstation kann dazu konfiguriert sein, einen Dienst innerhalb eines gegebenen Kommunikationsradius zu vermitteln, jedoch nur dann verbesserte Kommunikationen für eine mobile Einheit zu vermitteln, wenn sich diese auch wirklich in dem Hotspot-Gebiet befindet. Zum Beispiel könnte ein grundlegender Paging-Dienst für einen 360° Radius von der Antenne 407 der Basisstation 406 bereitgestellt werden, wobei jedoch Datentransfer-, Sprach- und/oder Internetdienste nur in den Hotspot-Zonen 401 und 403 vermittelt werden können. In einem solchen Beispielfall wäre die mobile Einheit 402 zwar an ihrem dargestellten Standort durch Paging erreichbar, müsste aber für andere Arten von Kommunikationen, die vom Hotspot-Funkkommunikationssystem 406 unterstützt werden, einen Standortwechsel in die Hotspot-Zonen 401 oder 403 vornehmen.
Alternativ kann eine Basisstation so konfiguriert sein, dass sie zwar Dienste innerhalb eines gegebenen Kommunikationsradius vermittelt, jedoch eine mobile Einheit entsprechend in Kenntnis setzt, wenn sich diese nicht physisch in einem Hotspot-Gebiet mit relativ hohem Stromverbrauch befindet. Zum Beispiel könnten in einem 360° Radius von der Antenne 407 der Basisstation 406 alle Dienste verfügbar sein, energieeffizientere Dienste dabei jedoch in den Hotspot-Zonen 401 und 403 vermittelt werden. In einem solchen Beispielfall kann die mobile Einheit 402 an ihrem dargestellten Standort einen Warnhinweis empfangen, würde aber bei einem Standortwechsel in die Hotspot-Zonen 401 oder 403 einen solchen Warnhinweis nicht empfangen.
Vorzugsweise speichert das Netz 405 Daten über die von jeder Basisstation 406 bedienten Hotspots, einschließlich Daten des relativen geographischen Abdeckungsgebiets, die in Form einer dynamischen Tabelle von Standorten und deren Durchsätzen, basierend auf der aktuellen Kommunikationshistorie, vorliegen können. Diese Daten können dann in Verbindung mit geographischen Standortdaten einer mobiler Einheit zur Übermittlung von Stand ortwechseldaten an eine mobile Einheit herangezogen werden, um dem Nutzer zur Nutzung der verbesserten Dienste einen Standortwechsel in ein Hotspot-Gebiet zu ermöglichen.
Das WLAN 405 ist vorzugsweise für den Empfang von und für die Antwort auf Hotspot-Standortanfragen konfiguriert. Ist die Basisstation 406 beispielsweise für die Bereitstellung zumindest eines gewissen Maßes an Kommunikationsdienst außerhalb der Hotspot-Gebiete 401, 403 konfiguriert, dann sendet die mobile Einheit 402 eine Anfrage für den Zugang zu Diensten, die nur an einem Hotspot-Standort verfügbar sind. Enthält die Anfrage geographische Standortdaten der mobilen Einheit, oder das Netz kann auf andere Weise eine Schätzung des Standorts der anfragenden mobilen Einheit vornehmen, dann antwortet das Netz 405 mit einem oder mehreren Datensätzen von Hotspot-Standorten, die sich in Standortnähe des Nutzers befinden. Der Nutzer kann sich dann an einen dieser Standorte begeben, um auf eine bessere Dienstgüte (QoS) zuzugreifen bzw. diese zu erhalten.
Das Netz 405 kann die an die mobile Einheit 402 übermittelte Information auf einer Bestimmung dessen basieren lassen, welche Hotspots sich innerhalb einer vorbestimmten Schwellenentfernung von der anfragenden mobilen Einheit befinden. Die Auswahlkriterien können dynamisch auf Netzauslastung beruhen, um mobile Einheiten an weniger ausgelastete Hotspots zu leiten, indem nicht die Standortdaten von Hotspots mit hohem Kommunikationsverkehrsaufkommen zur Zeit der Anfrage bereitgestellt werden, oder indem die Standorte auf Grundlage der besten verfügbaren Dienstgüte angegeben werden. Wie 3 zeigt, könnte beispielsweise nur die Hotspot-Zone 401 oder zuerst diese, gefolgt von der Hotspot-Zone 403, einer mobilen Einheit 402 mitgeteilt werden, wobei die mobile Einheit 404 gerade eine Kommunikation in der Hotspot-Zone 403 durchführt und es in der Hotspot-Zone 401 keine aktuellen durchgeführten Kommunikationen gibt.
Als Alternative zu spezifischen Anfragen mobiler Einheiten kann das WLAN 405 den Standort der mobilen Einheit überwachen und automatisch, d.h. ohne Intervention seitens des Nutzers, dem Nutzer zur Erzielung eines effizienteren Durchsatzes einen Standortwechsel vorschlagen. Dies kann dann eingesetzt werden, wenn eine gerade stattfindende Kommunikation weitergeführt werden soll, während gleichzeitig dem Nutzer die Verfügbarkeit eines Gebiets mit besserer Dienstgüte oder eines energieeffizienteren Standorts angezeigt wird. Zum Beispiel ist das Überwachen der mobilen Einheit 402 durch das WLAN 405 dann so konfiguriert, dass die mobile Einheit 402 bei deren Durchquerung des WLAN-Abdeckungsgebiets der Basisstation 406 in Echtzeit mit aktualisierten Daten der Funksignalabdeckung versorgt wird.
Die mobilen Einheiten können mit einer Anzeige mit anzeigbarer Landkartenfunktion konfiguriert sein, beispielsweise vom Typ, wie er bei GPS-Systemen wohlbekannt ist. In einem solchen Fall lädt dann das System 405 nach einer Standortbestimmung der mobilen Einheit 402 beispielsweise durch das WLAN 405 die die Hotspot-Koordinaten enthaltenden Landkartendaten zur Anzeige als Landkartenbild auf der mobilen Einheit 402 herunter. Die heruntergeladene Information kann zum Beispiel Koordinatendaten bezüglich der Hotspot-Standorte 401 und 403 enthalten, entweder in Form einer vollständigen Landkarte oder, falls die mobile Einheit über allgemeine Landkartendaten verfügt, in Form von Koordinaten, die ein Gebiet auf den eingebauten Landkarten der mobilen Einheit definieren.
Die Hotspots, beispielsweise die Standorte 401 und 403, können in einem früheren Download von einem Netz enthalten oder auch in einem Netzführer veröffentlicht sein, oder können anhand früherer Aufenthalte innerhalb Funkabdeckungsgebieten, die von der Basisstation 406 des WLAN 405 bedient werden, heuristisch bestimmt werden. Werden solche externen oder zuvor gespeicherten Daten dem spezifischen WLAN 405 indiziert, dann kann das WLAN 405 Identifikationsdaten an die mobile Einheit 402 übermitteln, durch die diese informiert wird, dass sie sich innerhalb des Dienstgebiets des WLANs befindet, woraufhin die mobile Einheit dann ohne weitere Information einen Pfad und/oder eine Richtung zu den Hotspot-Standorten bestimmen kann.
Ist ein WLAN zur Bereitstellung von Diensten nur für mobile Einheiten konfguriert, die sich wirklich in den Hotspot-Gebieten befinden, dann können derartige externen oder zuvor gespeicherten, einer mobilen Einheit zugänglichen Ressourcen von der mobilen Einheit zum Orten der Dienstgebiete verwendet werden. Zum Beispiel kann es sein, dass Funkdienste nur in den Hotspot-Zonen 401 und 403 zur Verfügung stehen. In diesem Beispielfall müsste die mobile Einheit 402 für andere Arten von Kommunikationen, die vom Hotspot-Funkkommunikationssystem 405 unterstützt werden, einen Standortwechsel in die Hotspot-Zonen 401 oder 403 vornehmen.
Für den Standortwechsel kann die mobile Einheit auf externe oder zuvor gespeicherte Daten, falls vorhanden, zurückgreifen. Ist das WLAN sowohl für den Netzzugang über Hotspots als auch für Ad-hoc-Peer-to-Peer-Kommunikationen zwischen mobilen Einheiten konfiguriert, dann können alternativ Hotspot-Standortanfragen auch indirekt an das WLAN erfolgen. Zum Beispiel kann die mobile Einheit 402 eine Anfrage nach Hotspot-Standortinformation an die sich in der Hotspot-Zone 403 befindende mobile Einheit 404 übermitteln, welche wiederum die Anfrage an das WLAN 405 weiterleitet, das seinerseits dann über die mobile Einheit 404 Standortwechselinformation an die mobile Einheit 402 sendet.
Vorzugsweise ist die Hotspot-Dienstzoneninformation in einer Datenbank im WLAN 405 gespeichert und wird regelmäßig aktualisiert. Dynamische QoS-Information kann dazu verwendet werden, eine Bewertung von Hotspots auf der Grundlage von Verkehr und anderen Parametern zu speichern, insbesondere Faktoren im Zusammenhang mit Funkstörungen. Dienstzonendaten können unter Verwendung des Strahlmusters der Antenne 407 des Netzes rechnerisch abgeleitet und/oder unter Verwendung historischer Feedbackinformation über die Signalgüte der mobilen Einheit auf die Zeit bezogen abgebildet werden.
Obwohl Beamforming zur Definition der Hotspot-Gebiete eingesetzt werden kann, und unter gewissen Umständen auch vorzugsweise dazu eingesetzt wird, fordert im Gegensatz zu typischen Beamforming-Systemen, bei denen Strahlen auf der Grundlage des Standorts mobiler Einheiten ausgerichtet werden, das Funkkommunikationssystem der vorliegenden Erfindung im allgemeinen mobile Einheiten zu einem Standortwechsel in das Hotspot-Ge biet auf, in das geformte Strahlen gerichtet werden. Wird Beamforming zur Bedienung eines definierten Hotspot-Gebiets eingesetzt, dann kann der Strahl so eingestellt werden, dass er dem tatsächlichem Verkehr innerhalb des Hotspot-Gebiets gerecht wird. Zum Beispiel kann es sein, dass ein über die Antenne 407 von der Basisstation 406 geformter Strahl eigentlich nicht das gesamte Gebiet der Hotspot-Zonen 401 und 403 zu einem beliebigen bestimmten Zeitpunkt abdeckt, sondern so eingestellt ist, dass sich ein optimalerer Durchsatz bei der Bereitstellung von Diensten im Hotspot-Gebiet ergibt. Potentiell kann für den in 3 gezeigten äußerst begrenzten Fall ein Strahl so gerichtet werden, dass er nur einen Teil der Hotspot-Zone 403 erfasst, um die mobile Einheit 404 zu bedienen, und keineswegs die Hotspot-Zone 401 erfasst, die unbesetzt ist. In solchen Fällen ist jedoch das WLAN vorzugsweise mit einer gewissen Art der Überwachung der Hotspot-Zonen in ihrer Gesamtheit konfiguriert, so dass bei Eintritt einer mobilen Einheit in ein Hotspot-Gebiet oder bei Einschalten einer mobilen Einheit innerhalb eines Hotspot-Gebiets ein geeigneter Strahl bereitgestellt wird.
Obwohl im voranstehenden Text von WLAN-Technologie unter Verwendung der 802.11-Technologie die Rede war, lässt sich die vorliegende Erfindung bei jedem beliebigen Funkkommunikationssystem implementieren, beispielsweise einem Zeitduplex- (TDD-) oder einem Frequenzduplex- (FDD-) Funktelefonsystem.

Claims

Mobile Einheit zur Kommunikation innerhalb eines Funknetzes mit zur bevorzugten Kommunikationsnutzung im vorhinein designierten geographischen Gebieten, wobei die Einheit folgendes umfasst: einen Sender, der dazu konfiguriert ist, eine Anfrage nach einem Standort eines im vorhinein designierten, bevorzugten Kommunikationsgebiets auszulösen, wenn die mobile Einheit sich nicht innerhalb eines Hotspot-Gebiets des Netzes befindet; einen mit dem Sender gekoppelten Empfänger, der für den Empfang geographischer Standortdaten konfiguriert ist, die mindestens einem vom Netz bedienten, im vorhinein designierten bevorzugten Kommunikationsgebiet entsprechen; und ein mit dem Empfänger gekoppeltes Ausgabegerät des Nutzers zur Benachrichtigung des Nutzers einer mobilen Einheit über die relative Position des zumindest einen, im vorhinein designierten bevorzugten Kommunikationsgebiets, das vom Netz bedient wird, bezüglich eines ermittelten geschätzten Standorts einer mobilen Einheit.
Erfindung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch ein globales Ortsbestimmungssystem (GPS), das einen geschätzten Standort der mobilen Einheit bestimmt, wobei der Sender so konfiguriert ist, dass er die Anfrage nach einem im vorhinein designierten, bevorzugten Kommunikationsstandort sendet, indem er ein Signal sendet, das aktuelle geschätzte Standortdaten der mobilen Einheit enthält, und wobei der Empfänger der mobilen Einheit so konfiguriert ist, dass er geographische Standortdaten, die mindestens einem, im vorhinein designierten bevorzugten Kommunikationsgebiet entsprechen, in Form von relativen Positionsdaten empfängt, die vom Netz auf der Grundlage der gesendeten geschätzten Standortdaten der mobilen Einheit bestimmt werden.
Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger der mobilen Einheit zum Empfang geographischer Standortdaten konfiguriert ist, die min destens einem im vorhinein designierten bevorzugten Kommunikationsgebiet entsprechen und in Form relativer Positionsdaten vorliegen, die vom Netz bestimmt werden, auf der Grundlage eines geschätzten Standorts einer mobilen Einheit, der vom Funknetz durch Analyse von Daten bezüglich physikalischer Eigenschaften der Übertragung der Anfrage der mobilen Einheit bestimmt wird.
Erfindung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch ein globales Ortsbestimmungssystem (GPS), welches als Antwort auf eine gesendete Anfrage eine Standortschätzung der mobilen Einheit vornimmt und relative Positionsdaten auf der Grundlage geographischer Standortdaten, die mindestens einem vom Netz bedienten, im vorhinein designierten bevorzugten Kommunikationsgebiet entsprechen, berechnet.
Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Einheit für die direkte Kommunikation mit Basisstationen des Netzes sowie auch für Peer-to-Peer-Funkkommunikationen mit anderen mobilen Einheiten konfguriert ist und, dass der Empfänger der mobilen Einheit auch für den Empfang einer Antwort auf eine gesendete Anfrage über eine Weiterleitung von einer anderen mobilen Einheit, die sich in direkter Kommunikation mit einer Basisstation des Netzes befindet, konfiguriert ist.
Erfindung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Landkartenanzeige, die für die visuelle Anzeige von im vorhinein designierten, bevorzugten Kommunikationsgebieten bezüglich des geschätzten Standorts der mobilen Einheit konfiguriert ist.
Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Einheit für die Funkkommunikation in einem Funk-Ortsnetz (WLAN) konfiguriert ist.
Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Einheit für die Funkkommunikation in einem Zeitduplex- (TDD-) Telekommunikationssystem konfiguriert ist.
Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Einheit für die Funkkommunikation in einem Frequenzduplex- (FDD-) Telekommunikationssystem konfiguriert ist
Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgabegerät des Nutzers zur Benachrichtigung des Nutzers einer mobilen Einheit hinsichtlich der relativen Position eine Stromverbrauchsanzeige umfasst, die aktiv ist, wenn sich die mobile Einheit nicht wirklich in einem im vorhinein designierten, bevorzugten Kommunikationsgebiet mit relativ hohem Stromverbrauch befindet.