DE3528886C2

DE3528886C2 -

Info

Publication number: DE3528886C2
Application number: DE19853528886
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. 8039 Puchheim De Kuenzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-08-12
Filing date: 1985-08-12
Publication date: 1990-12-20
Also published as: DE3528886A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Funkfernsprechsystem in zellularem Aufbau mit beweglichen Sprechfunkstellen (Mobilstationen), ortsfesten Sprechfunkstellen (Basisstationen), die jeweils einen bestimmten Sprechnetzbereich versorgen, sowie Funkvermittlungsstellen (Überleiteinrichtungen) zur Verbindung der ortsfesten Sprechfunkstellen mit dem öffentlichen Fernsprechnetz.

Bei fahrzeuggebundenen Mobiltelefonen sind Sendeleistungen zwischen 10 und 20 W üblich. Es ist jedoch auch vorgesehen, daß zukünftige Zellularfunksysteme auch der Versorgung von handlichen, tragbaren Funktelefonen, sog. Portables dienen. Portables mit handlichen Abmessungen und geringem Gewicht sind insbesondere wegen der Batteriekapazität nur mit geringer Sendeleistung, etwa 1 W möglich. Sie haben damit eine wesentlich geringere funktechnische Reichweite als fahrzeuggebundene Mobiltelefone. Wegen der geringen Teilnehmerdichte werden die ortsfesten Funkstellen in dünnbesiedelten Gebieten aus Kostengründen in wesentlich größeren Abständen aufgebaut als in dichtbesiedelten Gebieten. Die Entfernung zur nächsten ortsfesten Funkstelle ist dann in der Mehrzahl der Fälle größer als die Reichweite eines Portables. Aus diesem Grund ist eine Nutzung der Portables in dünnbesiedelten Gebieten im allgemeinen nicht möglich.

Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist im wesentlichen durch die DE 31 18 018 A1 bekannt. Diese bezieht sich auf ein Nachrichtenübertragungssystem mit ortsfesten Sende/Empfangsstationen und mit beweglichen Sende/Empfangsstationen, die über Funk mit den ortsfesten Stationen Nachrichten austauschen können. Dabei werden mehrere ortsfeste Stationen von einer Leitstelle gesteuert, von denen wiederum mehrere mit einer Überleiteinrichtung zu einem Fernsprechwählnetz verbunden sind.

Aus der DE 28 05 420 A1 ist ein Funksystem zur Übermittlung von Nachrichten zwischen einer in einem ersten Frequenzbereich arbeitenden ortsbeweglichen Funksende- und -empfangsstation und einer in einem zweiten Frequenzbereich arbeitenden ortsfesten Funksende- und -empfangsstation und umgekehrt über eine in einem Kraftfahrzeug vorhandene Funkübertragungseinrichtung bekannt. Die Funkübertragungseinrichtung umfaßt dabei eine in dem zweiten Frequenzbereich arbeitende Kraftfahrzeug-Funksende- und -empfangsstation sowie eine damit elektrisch verbundene Kraftfahrzeug- Halterung, die im wesentlichen mit Aufnahme-Anschlußmitteln für mindestens zwei in dem ersten Frequenzbereich arbeitende Handsprechfunkgeräte, mit einer mit der Kraftfahrzeugbatterie verbundenen Stromversorgungschaltung sowie mit einer Überleiteinrichtung versehen ist. Das eine Handsprechfunkgerät ist als ortsbewgliche Funksende- und -empfangsstation außerhalb des Kraftfahrzeuges verwendbar. Bei jeder Richtung des Funkverkehrs, d. h. vom zweiten Handsprechfunkgerät zu der ortsfesten Station und umgekehrt sind stets sowohl das Handsprechfunkgerät als auch die Kraftfahrzeug-Funksende- und -empfangsstation mit in den Verbindungsweg eingeschaltet.

Die DE 29 30 580 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Ankopplung einer an einem Fahrzeug angebrachten Sende-Empfangs-Antenne mit einem Sende-Empfangs-Gerät. Bei dieser ist im Fahrzeug eine mit der Sende-Empfangs-Antenne verbundene Koppelsonde angeordnet. Diese Ausbildung macht eine Benutzung des Funkgerätes sowohl im Freien als auch im Fahrzeug möglich, ohne beim Ein- bzw. Aussteigen Vorkehrungen treffen zu müssen. Die Koppelsonde dient dabei der Verbindung der Antennen des tragbaren Funkgerätes und des Fahrzeuges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, die die Benutzung eines Portables auch in solchen Bereichen eines Funkfernsprechsystems ermöglicht, in denen die ortsfesten Funkstellen in größeren räumlichen Abständen aufgebaut sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Funkfernsprechsystem der eingangs beschriebenen Art gelöst durch ein als portables Telefon (Portable) ausgebildetes und in Schaltung und Steuerung derart erweitertes Funkgerät (Mobiltelefon) der Mobilstation, daß es in einer ersten Betriebsart mit ortsfesten Sprechfunkstellen direkt in Kontakt treten und in einer zweiten Betriebsart als portabler Teil eines schnurlosen Telefons unter Zwischenschaltung einer fahrzeuggebundenen Ralaisstation (Gegenstation) betrieben werden kann, und durch im portablen Telefon angeordnete Einrichtungen zur Messung der Empfangsfeldstärke, des Phasenjitters und der Entfernung als Kriterien für die Umschaltung sowie eine Signalauswertung für die Verbindungsüberwachung.

In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß für Funkverbindungen zwischen der Basisstation und der Mobilstation oder dem portablen Telefon und für Funkverbindungen zwischen der fahrzeuggebundenen Gegenstation und dem portablen Telefon unterschiedliche Kanalpaare benutzt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen 3 und 4 angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung das Zusammenwirken der ortsfesten und mobilen Funkstationen und

Fig. 2 das Blockschaltbild eines portablen Telefons für zwei Betriebsarten.

Bei der Darstellung in Fig. 1 ist die ortsfeste Sprechfunkstelle (Basisstation) mit BS bezeichnet, die über Leitungen mit der nicht dargestellten Überleiteinrichtung Üle verbunden ist. Mit MS ist die bewegliche Sprechfunkstelle, die Mobilstation bezeichnet, der eine fahrzeuggebundene Relaisstation G zugeordnet ist als Gegenstelle für das portable Telefon P. Bei der Betriebsart I wird ein Kanalpaar F 1 zwischen der Basisstation BS und dem portablen Telefon P benutzt. Die Verbindung bei der Betriebsart II erfolgt über die Kanalpaare F 1 zwischen der Basisstation BS und der Mobilstation MS und F 2 zwischen der Mobilstation MS bzw. der zugehörigen Relaisstation G und dem portablen Telefon P. F 1 bezeichnet dabei eine bestimmte zusammengehörige Menge von Kanalpaaren (Ober- und Unterband), F 2 eine zweite zusammengehörige Menge von Kanalpaaren. Für die Verbindungsabschnitte mit der Basisstation BS werden Kanalpaare aus F 1, für den Funkverbindungsabschnitt mit der Relaisstation G Kanalpaare aus F 2 benutzt.

Beim portablen Telefon nach Fig. 2 gelangt das Empfangssignal von einer Antenne über eine Sendeempfangsweiche 1, einen Empfänger 2, einen Betriebsartenumschalter 3, einen Demodulator 4 bzw. 5 zur Einrichtung 6 bzw. 7, die aus dem Empfangssignal die Signalisierung ausblendet. Die Nutzinformation gelangt dann über einen Betriebsartenumschalter 8, eine Filtereinrichtung 9, die in Betriebsart "Sprache verschleiert" auch eine Bandvertauschung durchführt, zu einem Schalter 10. In der gezeigten Stellung des Schalters 10 gelangt das Nutzsignal über einen Verstärker 12 zur Hörkapsel 13.

Das von der Sprechkapsel 14 aufgenommene Signal gelangt über einen Verstärker 15, eine Bandvertauschungseinrichtung 16 und einen Betriebsartenumschalter 17 zu einer Einrichtung 18 bzw. 19, die die Nutzinformation mit Signalisierinformation einer Funkkanalsteuerung 27 ergänzt. Das so gebildete Sendesignal gelangt über einen Modulator 20 bzw. 21, einen Betriebsartenumschalter 22, einen Sender 23 und die Sendeempfangsweiche 1 zur Antenne.

Ein Zentralprozessor 28, ein Speicher 29 und ein Taktgenerator 30, die über einen Bus 1 an die Funkkanalsteuerung 27 angeschlossen sind, stellen zusammen eine programmgesteuerte Logikschaltung mit Mikroprozessor dar. Ein Ausweisleser 31, eine Tastatur 32 und eine Anzeige 33 sind Peripherbaugruppen zu dieser Logikschaltung. Die Funkkanalsteuerung 27 ist ebenfalls eine Peripherbaugruppe dieser Logikschaltung. Eingangsinformationen werden von den peripheren Baugruppen vorverarbeitet und dem Zentralprozessor 28 über den Bus 1 gemeldet. Aus den Eingangsinformationen und aus den Befehlen, die vom Zentralprozessor ebenfalls über den Bus 1 übermittelt werden, errechnet die Funkkanalsteuerung 27 Steuerinformationen für das Mobiltelefon.

Die von der Einrichtung 6 bzw. 7 im Empfangsweg ausgeblendete Signalisierinformation und die vom Empfänger 2 ermittelte Feldstärkeinformation ist Eingangsinformation für die Funkkanalsteuerung 27, die eine Sendersteuerung 24, die Betriebsartenumschalter 3, 22 eine mit dem Demodulator 4 und dem Modulator 20 bzw. dem Demodulator 5 und dem Modulator 21 verbundene Frequenzaufbereitung 25 und 26, die Signalisierungseinblendung 18 und 19, die Betriebsartenumschalter 8 und 17, die Bandvertauschungseinrichtung 16, die Filtereinrichtung 9, den Schalter 10 und einen Hörtongenerator 11 steuert. Die Betriebsartenumschalter befinden sich in Stellung "Betriebsart I".

Der Betriebsablauf unterscheidet sich bei einem derartigen portablen Telefon (Portable) P bei Betriebsart I in den wesentlichen Grundzügen nicht von dem Betriebsablauf bei einem Portable, das die zweite Betriebsart nicht besitzt. Die Schaltungserweiterung der Mobilstation MS besteht im wesentlichen aus der Relaisstation G. Bei der ortsgebundenen Infrastruktur, d. h. bei den Überleiteinrichtungen und Basisstationen sind keine Ergänzungen oder Änderungen erforderlich.

Nachfolgend werden verschiedene Funktionsabläufe bei dem erfindungsgemäßen Funkfernsprechsystem erläutert.

a) Umschaltung in Betriebsart II

Nach dem Einschalten befindet sich das Portable P zunächst in Betriebsart I. Im Portable P wird durch Messung der Empfangsfeldstärke, des Phasenjitters oder der Entfernung oder durch gleichzeitige Bestimmung mehrerer der genannten Kriterien in regelmäßigen zeitlichen Abständen immer wieder festgestellt, ob die Sendeleistung des Portables P ausreicht, um mit einer Basisstation BS direkt in Funkkontakt zu treten. Ist dies nicht der Fall, schaltet sich das Portable P selbsttätig in Betriebsart II um. Der Betriebsablauf bei Betriebsart II erfolgt über die fahrzeuggebundene Gegenstation G und ist ähnlich dem eines schnurlosen Telefons.

b) Prüfung der Funkverbindung

Damit das Portable P in Betriebsart II auch im Bereitschaftszustand laufend feststellen kann, ob es sich innerhalb der Reichweite der Gegenstation G befindet, sendet die Gegenstation G im Bereitschaftszustand auf einem dafür vorgesehenen Funkkanal (Prüffunkkanal) in vorgegebenem zeitlichen Abstand t ₁₁ immer wieder ein kodiertes Stationskennungssignal aus. Damit die Gegenstation G nicht unnötig den Prüffunkkanal belegt, sendet sie erst dann eine bestimmte Anzahl von Stationskennungssignalen aus, wenn es vom Portable P durch ein Aktivierungssignal dazu aufgefordert wurde. Das Portable P legt damit auch die Zeitpunkte für das Aussenden der Stationskennungssignale durch die Gegenstation G fest. Das Portable P sendet das Aktivierungssignal im Bereitschaftszustand in Betriebsart II auf dem Prüffunkkanal in bestimmten zeitlichen Abständen t ₁₃ ≦λτ t ₁₂ aus und auch dann, wenn es innerhalb einer bestimmten Zeitspanne t ₁₄ ≦λτ t ₁₁ kein Stationskennungssignal der eigenen Gegenstation G empfängt.

Das Portable P empfängt im Bereitschaftszustand zu den Zeitpunkten, zu denen es ein Stationskennungssignal der Gegenstation G erwartet, auf diesem Funkkanal und vergleicht die empfangenen Stationskennungen mit der Stationskennung der eigenen Gegenstation G. Das Portable P befindet sich außerhalb der Reichweite, wenn es innerhalb einer bestimmten Zeitspanne t ₁₂ ≦λτ t ₁₁ kein Stationskennungssignal der eigenen Gegenstation G empfängt oder wenn der aus dem Empfang mehrerer aufeinanderfolgender Stationskennungssignale der eigenen Gegenstation G gebildete Mittelwert der dem Empfänger angebotenen Feldstärke einen bestimmten Feldstärkewert E ₄ unterschreitet. Dann schaltet sich das Portable P selbsttätig in Betriebsart I um. Wenn weder in Betriebsart I noch in Betriebsart II eine Funkverbindung hergestellt werden kann, erzeugt das Portable P einen Warnton.

c) Gehender Verbindungsaufbau

Wenn vom Portable P ausgehend eine Verbindung aufgebaut werden soll, sucht der Empfänger des Portables einen verfügbaren, d. h. nicht belegten, für Betriebsart II zugeteilten Kanal. Für die Bestimmung der Verfügbarkeit eines Kanals während der Absuchprozedur ist das Portable P mit einem HF-Pegeldetektor ausgerüstet. Ein Kanal wird als "belegt" erkannt, wenn der Mittelwert der Feldstärke über einen bestimmten Beobachtungszeitraum t ₁ einen bestimmten Feldstärkewert E ₁ überschreitet und auch dann, wenn der Mittelwert der Feldstärke über einen bestimmten Beobachtungszeitraum t ₂ ≦λτ t ₁ einen bestimmten Feldstärkewert E ₂ ≦ωτ E ₁ überschreitet. In allen anderen Fällen wird der Kanal als "nicht belegt" erkannt. Sobald ein Kanal als belegt erkannt wird, wird der Absuchvorgang sofort fortgesetzt. Um sicherzustellen, daß nur mit der zum Portable P dazugehörigen Gegenstation G ein Funkverbindungsabschnitt aufgebaut wird, sendet das Portable P nach dem Auffinden eines nicht belegten Duplex-Kanals ein kodiertes Stationskennungssignal (Kennungskode) aus.

Der Empfänger der Gegenstation G befindet sich ständig in Empfangsbereitschaft und sucht die für Betriebsart II zugeteilten Funkkanäle laufend auf einen Anruf ab, der den zur Gegenstation G passenden Kennungskode enthält. Bei Erkennung dieses Kodes stoppt die Gegenstation G das Absuchen und belegt mit seinem Sender die Gegenrichtung des Duplex- Kanals. Zur Beantwortung des Anrufes sendet die Gegenstation seinen Kennungskode als Antwortsignal (Quittungskode) aus. Sobald der Empfänger des Portables P den zu ihm passenden Kennungskode auf der Rückfrequenz des Duplex- Kanals erkennt, stoppt das Portable das Aussenden der Kennkodeanrufe. Über den Duplex-Kanal werden nun alle die Informationen übertragen, die bei einem Mobiltelefon auch bei einer schnurgebundenen Lösung zwischen Funkgerät und Handapparat mit Bedienteil übertragen werden (Steuerungssignale und Sprachinformation). Auch der Betriebsablauf ist genau der gleiche. Wenn die Gegenstation G nicht innerhalb einr bestimmten Zeit t ₃ antwortet, beginnt das Portable P einen neuen Suchvorgang. Findet innerhalb einer bestimmten Zeit t ₄ kein erfolgreicher Kennungsaustausch statt, wird dieser Betriebszustand beim Portable P optisch oder akustisch, z. B. mit einem Besetztkode zur Anzeige gebracht. Danach schaltet sich das Portable P wieder in Betriebsart I zurück.

d) Kommender Verbindungsaufbau

Soll von der Basisstation BS ausgehend eine Verbindung zum Portable P aufgebaut werden, sendet die Basisstation BS einen Selektivruf aus, der die Teilnehmerkennung des Mobilteilnehmers enthält. Wenn sich das Portable P in Betriebsart I befindet und den Selektivruf empfangen hat, sendet es als Antwort auf den Selektivruf eine Rufquittung direkt an die Basisstation BS. Der weitere Betriebsablauf unterscheidet sich nicht von dem Betriebsablauf bei einem Portable, das die zweite Betriebsart nicht besitzt.

Wenn sich das Portable P in Betriebsart II befindet und die Mobilstation MS den Selektivruf empfangen hat, gibt diese ein Rufsignal an die Gegenstation G weiter. Der Empfänger der Gegenstation G sucht einen verfügbaren, d. h. nicht belegten, für Betriebsart II zugeteilten Kanal. Für die Bestimmung der Verfügbarkeit eines Kanals während der Absuchprozedur ist die Gegenstation G ebenso wie das Portable P mit einem HF-Pegeldetektor ausgerüstet. Um sicherzustellen, daß nur mit dem zur Gegenstation G dazugehörigen Portable P ein Funkverbindungsabschnitt aufgebaut wird, sendet die Gegenstation G nach dem Auffinden eines nicht belegten Duplex-Kanals ein codiertes Stationskennungssignal (Kennungscode) aus. Der Empfänger des Portables P befindet sich ständig in Empfangsbereitschaft und sucht die für Betriebsart II zugeteilten Funkkanäle laufend auf einen Anruf ab, der den zum Portable P passenden Kennungskode enthält. Bei Erkennung dieses Kodes stoppt das Portable P das Absuchen und belegt mit seinem Sender die Gegenrichtung des Duplex-Kanals. Zur Beantwortung des Anrufs sendet das Portable P seinen Kennungskode als Antwortsignal (Quittungskode) aus. Sobald der Empfänger der Gegenstation G den zu ihm passenden Kennungskode auf der Rückfrequenz des Duplex-Kanals erkennt, stoppt die Gegenstation das Aussenden der Kennkodeanrufe und signalisiert der Mobilstation MS, daß der Verbindungsabschnitt zwischen der Gegenstation G und dem Portable P aufgebaut ist. Die Mobilstation MS sendet daraufhin eine Rufquittung an die Basisstation BS. Über den Duplex- Kanal zwischen der Gegenstation G und dem Portable P werden nun alle die Informationen übertragen, die bei einem Mobiltelefon auch bei einer schnurgebundenen Lösung zwischen Funkgerät und Handapparat mit Bedienteil übertragen werden (Steuerungssignale und Sprachinformation). Auch der Betriebsablauf ist der gleiche. Wenn das Portable P nicht innerhalb einer bestimmten Zeit t ₅ antwortet, beginnt die Gegenstation G einen neuen Suchvorgang. Findet innerhalb einer bestimmten Zeit t ₆ kein erfolgreicher Kennungsaustausch statt, signalisiert die Gegenstation G der Mobilstation MS, daß die Verbindung nicht aufgebaut werden kann. Mobilisation MS und Gegenstation G gehen daraufhin in den Bereitschaftszustand über.

e) Verbindungsüberwachung

Während eines Gespräches wird die Verbindung auf verschiedene Merkmale hin laufend geprüft und gegebenenfalls ausgelöst. So wird, um auch während eines Gespräches sicherzustellen, daß nur die beiden zueinander gehörenden Stationsteile Verbindung miteinander haben, die Übermittlung des Kennungskodes und des Quittungskodes zwischen der Gegenstation G und dem Portable P in bestimmten regelmäßigen zeitlichen Abständen wiederholt. Wenn der Kennungs- bzw. Quittungsaustausch innerhalb einer bestimmten Zeitspanne t ₇ nicht erfolgreich ist, wird die Funkverbindung von der Gegenstation G oder dem Portable P ausgelöst. Das Portable P besitzt zudem eine Signalauswerteschaltung, die anzeigt, ob auf dem Empfangskanal der Besetzt- oder der Wählton übertragen wird und ob auf einer der beiden Übertragungsrichtungen ein Sprachsignal anliegt. Wenn Besetzt- oder Wählton erkannt wird oder wenn für eine bestimmte Zeitspanne t ₈ auf beiden Richtungen des Duplex-Kanals kein Sprachsignal übertragen wird, löst das Portable P die Verbindung aus. Ferner ist vorgesehen, daß für den Fall, daß sich das Portable P außerhalb der Reichweite der Gegenstation G befindet, d. h. wenn der Mittelwert der dem Empfänger des Portables P angebotenen Feldstärke für eine bestimmte Zeitspanne t ₉ einen bestimmten Feldstärkewert E ₃ unterschreitet, das Portable P zunächst einen Warnton erzeugt. Wenn sich das Portable P für eine bestimmte Zeitspanne t ₁₀ ≦λτ t ₉ außerhalb der Reichweite der Gegenstation G befindet, wird die Verbindung automatisch von der Gegenstation G oder dem Portable P ausgelöst.

f) Auslösen der Funkverbindung

Zum Auslösen der Funkverbindung bei Gesprächsende sendet das den Abbruch einleitende Stationsteil mehrmals, z. B. viermal einen Abbruchkode aus, bestehend aus Kennungskode und Abbruchzeichen und geht dann in den Suchzustand über.

Claims

1. Funkfernsprechsystem in zellularem Aufbau mit beweglichen Sprechfunkstellen (Mobilstationen), ortsfesten Sprechfunkstellen (Basisstationen), die jeweils einen bestimmten Sprechnetzbereich versorgen, sowie Funkvermittlungsstellen (Überleiteinrichtungen) zur Verbindung der ortsfesten Sprechfunkstellen mit dem öffentlichen Fernsprechnetz, gekennzeichnet durch ein als portables Telefon (Portable) (P) ausgebildetes und in Schaltung und Steuerung derart erweitertes Funkgerät (Mobiltelefon) der Mobilstation (MS), daß es in einer ersten Betriebsart (I) mit ortsfesten Sprechfunkstellen (BS) direkt in Kontakt treten und in einer zweiten Betriebart (II) als portabler Teil eines schnurlosen Telefons unter Zwischenschaltung einer fahrzeuggebundenen Relaisstation (Gegenstation) (G) betrieben werden kann, und durch im portablen Telefon (P) angeordnete Einrichtungen zur Messung der Empfangsfeldstärke, des Phasenjitters und der Entfernung als Kriterien für die Umschaltung sowie eine Signalauswerteschaltung für die Verbindungsüberwachung.

2. Funkfernsprechsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Funkverbindungen zwischen der Basisstation (BS) und der Mobilstation (MS) oder dem portablen Telefon (P) und für Funkverbindungen zwischen der fahrzeuggebundenen Gegenstation (G) und dem portablen Telefon (P) unterschiedliche Kanalpaare (F1, F2) benutzt werden.

3. Funkfernsprechsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstation (G) im Bereitschaftszustand in der zweiten Betriebsart (II) jeweils nach einem Aktivierungssignal des portablen Telefons (P) auf einem besonderen Prüffunkkanal eine bestimmte Anzahl von Stationskennungssignalen aussendet.

4. Funkfernsprechsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das portable Telefon (P) und die Gegenstation (G) einen HF-Pegeldetektor enthalten zur Bestimmung der Verfügbarkeit eines Kanals während der Absuchprozedur.