DE3539698A1

DE3539698A1 - Method for transmission of information via radio

Info

Publication number: DE3539698A1
Application number: DE19853539698
Authority: DE
Inventors: Roland Kuenzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1987-05-14
Anticipated expiration: 2005-11-09
Also published as: DE3539698C2

Abstract

This involves the transmission of information for fixed and mobile subscriber stations within the area of a radio network which comprises a plurality of radio concentrators in a reciprocal spatial relationship with one another which is of the cellular system type with overlapping radio areas. A method is intended to be indicated for this which enables a higher subscriber density with the same number of channels or the same subscriber density at lower technical cost. For this purpose, the invention provides that the radio areas are designed as minimal zones of which one core zone and cells encircling it in the form of an annulus a plurality of times (number of clusters 19, 37 or 61) form an area without channel repetition. For the handover function for forwarding a mobile subscriber from one radio area to an adjacent radio area, a dedicated network-standardised signalling channel is provided which has its own receiver or transceiver in each radio concentrator. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Informa tionsübertragung für ortsfeste und bewegliche Teilnehmer stationen im Großraum eines Funknetzes, das aus mehreren Funkkonzentratoren in einer gegenseitigen räumlichen An ordnung nach Art eines Zellularsystems mit sich über lappenden Funkbereichen besteht, und das einen Frequenzver teilungsplan für die Funkkonzentratoren aufweist, der Gleichkanalstörungen im jeweiligen Funkbereich einschließ lich einer erweiterten Randzone weitgehend ausschließt. Ein solches Verfahren ist beispielsweise durch die DE 26 59 569 C 2 bekannt.The invention relates to a method for informa transmission for fixed and mobile participants stations in the large area of a radio network consisting of several Radio concentrators in a mutual spatial relationship order in the manner of a cellular system overlapping radio areas, and that a frequency ver division plan for the radio concentrators, the Include co-channel interference in the respective radio area largely excludes an extended peripheral zone. Such a method is for example by DE 26 59 569 C 2 known.

Ferner sind Zellularfunksysteme (Mobilfunksysteme) ver schiedener Ausführungsform bekannt, die z.B. in folgenden Literaturstellen beschrieben sind: Bell System Techn. Jour nal 58 (1979), Heft 1; Pernice, F.: Das Funkfernsprechnetz C der Deutschen Bundespost, Frequenz 36 (1982) 4,5, S. 90-99; Grauel, C. et al: MATS-E-Ein Mobiles Automatisches Tele fonsystem hoher Teilnehmerkapazität, TEKADE Techn. Mit teilungen 1983, S. 50-56; Böhm, Schaller, Kp.: Digitales Mobilfunksystem für jedermann, Funkschau (1985) 1, S.47-50.Furthermore, cellular radio systems (mobile radio systems) are ver various embodiment known, e.g. in the following References are described: Bell System Techn. Jour nal 58 (1979), Issue 1; Pernice, F .: The radio telephone network C the German Bundespost, Frequency 36 (1982) 4.5, pp. 90-99; Grauel, C. et al: MATS-E-A Mobile Automatic Telephoto Phone system with high subscriber capacity, TEKADE Techn. Mit divisions 1983, pp. 50-56; Böhm, Schaller, Kp .: Digital Mobile radio system for everyone, Funkschau (1985) 1, pp.47-50.

Um eine möglichst kleine Clusterzahl zu erzielen, sind Gleichkanal- und Nachbarkanalstörungen zu minimieren. Da zu ist es u.a. notwendig, daß das Teilnehmergerät und das Funknetz automatisch für die Zuordnung des Teilnehmers zur jeweils empfangstechnisch günstigsten ortsfesten Funkstelle sorgen. Falls veränderte Empfangsbedingungen dies erfordern, wird die Neuzuordnung zu einer anderen Funkstelle auch während des Telefonats vorgenommen, indem - für den Teil nehmer kaum hörbar - die Verbindung von der alten Funkstelle zur neuen umgelegt wird. Dabei ist besonderes Augenmerk darauf zu richten, daß bei einer Mobilstation, die die Zellengrenze überschreitet, eine gegebenenfalls bestehende Verbindung zum richtigen Zeitpunkt weitergereicht wird. Zu diesem Zweck wird beispielsweise bei einem der bekannten Systeme eine Entfernungsbestimmung per Laufzeitmessung an gewendet.In order to achieve the smallest possible number of clusters, To minimize co-channel and adjacent channel interference. There it is too necessary that the subscriber device and Radio network automatically for the assignment of the subscriber to In each case, the cheapest fixed radio station in terms of reception to care. If changing reception conditions require it, the reassignment to another radio station will also made during the call by - for the part barely audible - the connection from the old radio station to the new one. Particular attention is paid to this to point out that in a mobile station that the Cell boundaries, an existing one Connection is passed on at the right time. To this purpose is used, for example, in one of the known Systems to determine the distance by measuring the transit time turned.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren an zugeben, durch das bei gleicher Kanalzahl eine höhere Teil nehmerdichte oder eine gleiche Teilnehmerdichte mit geringe rem technischen Aufwand als bei bekannten Verfahren möglich ist.The invention has for its object a method admit that with the same number of channels a higher part subscriber density or an equal number of participants with low rem technical effort than possible with known methods is.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß die Funkbereiche als Kleinstzonen ausgebildet sind, von denen eine Kernzone und diese mehrfach ringförmig um schließende Zellen (Clusterzahl 19, 37 oder 61) einen Be reich ohne Kanalwiederholung bilden, und daß für die Weiter reichfunktion zur Weiterleitung eines beweglichen Teil nehmers von einem Funkbereich zu einem benachbarten Funk bereich ein eigener, netzeinheitlicher Signalisierkanal vorgesehen ist, der in jedem Funkkonzentrator einen eigenen Empfänger oder Sender-Empfänger hat.This object is achieved according to the invention in such a way that the radio areas are designed as small zones, from which a core zone and this around several times closing cells (cluster numbers 19, 37 or 61) have a Be form rich without channel repetition, and that for the next Range function for forwarding a moving part from a radio area to a neighboring radio area has its own network-wide signaling channel is provided, which has its own in each radio concentrator Has receiver or transceiver.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Er findungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments of the Er subject matter of the invention are specified in the subclaims.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention based on a in the drawing voltage illustrated embodiment explained in more detail.

In der Figur ist ein Ausschnitt der Netzstruktur eines Funknetzes dargestellt, bei dem die stärker umrandeten Teile jeweils einen Bereich ohne Kanalwiederholung bilden. Dabei sind innerhalb einer Kernzone 1 diese mehrfach ring förmig umschließende Zellen angeordnet, so daß hierbei insgesamt eine Clusterzahl von 19, 37 oder, wie in der Figur dargestellt, 61 entsteht. Für die Weiterreichfunktion mobiler Funkteilnehmer von einem Funkbereich in einen benachbarten wird ein eigener netzeinheitlicher Signali sierkanal mit dem Zugriffsverfahren slotted ALOHA (vgl. Tobagi, F.A.: Multiaccess protocols in packet communica tion systems. IEEE Trans. Commun., Vol. COM-28, April 1980, S. 468-488) verwendet, der auf einfache Weise ein schnelles und häufiges Weiterreichen zuläßt. Damit wird die Aufteilung des Ver sorgungsgebietes in sehr kleine Zellen gestattet und - trotz einer hohen Clusterzahl - eine sehr gute räumliche Widerverwenbarkeit der Kanäle ermöglicht.In the figure, a section of the network structure is one Radio network shown, in which the more outlined Parts each form an area without channel repetition. These are multiple ring within a core zone 1 cells arranged in a shape, so that here a total of 19, 37 or, as in the Figure shown, 61 arises. For the handover function Mobile radio subscriber from one radio area to one neighboring is a separate network signali sierkanal with the access method slotted ALOHA (cf. Tobagi, F.A .: Multiaccess protocols in packet communica tion systems. IEEE Trans. Commun., Vol. COM-28, April 1980, Pp. 468-488), which is a quick and easy and allows frequent handover. Thus the distribution of the Ver care area allowed in very small cells and - despite a high Number of clusters - a very good spatial reusability of the channels enables.

Die in der Figur schraffiert eingezeichneten Zellen be zeichnen den Belegungsbereich des netzeinheitlichen Sig nalisierkanals für eine Weiterreichanforderung aus Zelle A.The cells hatched in the figure be draw the area covered by the network-uniform sig nalization channel for a handover request from cell A.

Wählt man in Gebieten mit hoher Verkehrsdichte einen Zellen radius sehr viel kleiner als 3 Kilometer, so erhält man ein vom Aufwand her günstiges Konzept mit sehr hoher Teil nehmerdichte und gutem Service auch dann, wenn man die Forderung nach maximaler Kanalausnutzung fallen läßt. Man erhält in der Bundesrepublik eine für Ortschaften flächen deckende Versorgung, wenn beispielsweise an allen hundert tausend Telefonzellenstandorten eine 6 m hohe Antenne auf gebaut wird, gerade hoch genug, um nicht von bis zu 4 m hohen Fahrzeugen abgeschattet zu werden. Die Kleinstzonen haben dann einen Radius von beispielsweise 150 bis 1200 m. Verzichtet man bei so kleinen Zellen auf die Entfernungs bestimmung per Laufzeitmessung wegen der dabei möglichen Probleme, so bedeutet das einerseits einen geringen Auf wand, andererseits jedoch auch, daß in einem Cluster von 61 Zellen kein Kanal wiederholt werden darf. Wegen der großen Anzahl müssen die ortsfesten Funkstellen (Funkkon zentratoren) einen möglichst einfachen Aufbau haben. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß Steuerungs- und Vermittlungsfunktionen soweit wie möglich in der Über leiteinrichtung durchgeführt werden. If you select a cell in areas with high traffic density radius much smaller than 3 kilometers, so you get a cost-effective concept with a very high proportion customer-tight and good service even if you have the Drops demand for maximum channel utilization. Man receives an area for localities in the Federal Republic covering supply, if, for example, at every hundred a 6 m high antenna on a thousand telephone booth locations is built just high enough not to be up to 4 m to be shadowed by tall vehicles. The smallest zones then have a radius of, for example, 150 to 1200 m. With such small cells, there is no distance determination by runtime measurement because of the possible Problems, on the one hand, this means a slight increase on the other hand, but also that in a cluster of 61 cells, no channel may be repeated. Because of the large number of fixed radio stations (radio con centrators) have the simplest possible structure. This is achieved in particular in that control and Mediation functions as far as possible in the over be carried out.

Das Weiterreichen an eine andere Zelle geschieht in fol gender Weise: Wenn die Funkverbindung abzureißen droht, sendet das Funktelefon auf dem netzeinheitlichen Signali sierungskanal eine Weiterreichanforderung aus. Die orts festen Empfänger für den netzeinheitlichen Signalisierungs kanal haben die Funktion von Meßempfängern, die die Weiter reichanforderung mit einer Angabe zur Empfangsfeldstärke versehen und zur Überleiteinrichtung übermitteln. Die Über leiteinrichtung bestimmt daraus die ortsfeste Funkstelle mit den besten Empfangsbedingungen und teilt dem Funktele fon über die verbindungsbegleitende Signalisierung im Sprechkanal mit einer Kanalbelegungsaufforderung mit, welcher Sprechkanal belegt werden soll. Damit mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Sprechkanal frei ist, darf bei Hoch last die Blockierungswahrscheinlichkeit einen bestimmten Wert, beispielsweise 1% nicht überschreiten. Es ist auch dann ein Weiterreichen möglich, wenn die Funkverbindung ab reißt, bevor das Funktelefon die Kanalbelegungsaufforderung über den Sprechkanal vollständig empfangen hat. In diesem Fall sendet die ortsfeste Funkstelle mit den besten Empfangs bedingungen die Kanalbelegungsaufforderung über den netz einheitlichen Signalisierungskanal aus.The transfer to another cell is done in fol gender way: If the radio connection threatens to break, sends the radio telephone on the network-uniform signal a forwarding request. The places fixed receiver for uniform network signaling channel have the function of measuring receivers, which the next Range request with an indication of the reception field strength provided and transmitted to the gateway. The About The control device uses this to determine the fixed radio station with the best reception conditions and shares the radio fon on the connection accompanying signaling in Speech channel with a channel assignment request with, which speech channel should be used. So with high The probability of a speech channel being free is allowed at high the blocking probability is a certain one Do not exceed value, for example 1%. It is also handover then possible when the radio connection is down before the radiotelephone rips the channel assignment request received completely over the speech channel. In this Fall transmits the fixed radio station with the best reception conditions the channel assignment request over the network uniform signaling channel.

Die ortsfesten Funkstellen werden jeweils mit mehreren (beispielsweise 3 bis 8) Sprechkanalpaaren, einem nicht netzeinheitlichen Signalisierungskanalpaar für An- und Abmeldungen, Verbindungsaufbau und Standorterfassung sowie dem netzeinheitlichen Signalisierungskanalpaar zum Weiter reichen von Verbindungen ausgerüstet. Die Signalisierungs kanäle unterliegen, wie bereits vorstehend ausgeführt, einer netzweit synchronisierten Zeitschlitzorganisation. Für die Kleinstzonen werden dann im Beispiel 9 × 61 = 549 Kanalpaare und ein netzeinheitliches Kanalpaar benötigt. Von beispielsweise 960 Kanalpaaren im 900 MHz-Bereich die nen dann die restlichen Kanalpaare der Versorgung dünn besiedelter Gebiete von Richtfunktürmen oder hohen Gebäu den aus. The fixed radio stations are each with several (e.g. 3 to 8) pairs of speech channels, not one uniform signaling channel pair for start and Deregistration, connection establishment and location recording as well the network signaling channel pair for further range of connections. The signaling channels are, as stated above, subject to a network-wide synchronized time slot organization. In the example, 9 × 61 = 549 are then used for the smallest zones Channel pairs and a network-uniform channel pair are required. For example, 960 channel pairs in the 900 MHz range then the remaining pairs of channels of the supply are thin populated areas of radio towers or high buildings the one out.

Die Standorterfassung erfolgt in der Weise, daß eine Mobilstation, die ihren Rufbereich verläßt, sich im neuen Rufbereich anmeldet. Die Größe des Rufbereichradius wird dabei so dimensioniert, daß der Aufwand für das Aussenden der Rufe etwa so hoch ist, wie der Aufwand für die Stand orterfassung. Ein Rufbereich umfaßt damit im allgemeinen mehrere Zellen.The location is recorded in such a way that a Mobile station that leaves its call area, in the new Call area registers. The size of the call area radius is dimensioned so that the effort for sending the calls are about as high as the effort for the stand location detection. A call area therefore generally comprises multiple cells.

Kommende Rufe empfängt das Teilnehmergerät im Bereit schaftszustand auf einem der nicht netzeinheitlichen Sig nalisierkanäle. Die ortsfesten Sender für die nicht netz einheitlichen Signalisierungskanäle befinden sich ununter brochen im Sendebetrieb. Die Überleiteinrichtungen signali sieren auf den nicht netzeinheitlichen Signalisierkanälen beispielsweise alle 1000 ms abwechselnd, daß im folgenden nur Rufe an Teilnehmer mit gerader Rufnummer (Teilnehmer kennung) bzw. ungerader Rufnummer (Teilnehmerkennung) aus gestrahlt werden. Durch dieses Verfahren bekommt jeweils die andere Teilnehmergerätegruppe Gelegenheit, durch Um stimmen des Empfängers auf andere nicht netzeinheitliche Signalisierkanäle die Empfangsqualität zu beispielsweise drei ortsfesten Nachbarfunkstellen zu messen. Jedes Teil nehmergerät kann sich so innerhalb von wenigen Sekunden laufend ein Bild davon machen, wo es sich ungefähr in der 61-er-Struktur befindet und welcher nicht netzeinheitliche Signalisierungskanal abzuhören ist.The subscriber device receives incoming calls in standby mode status on one of the non-uniform Sig nalization channels. The fixed transmitter for the non-network uniform signaling channels are underneath broken in broadcast mode. The transfer devices signali on the non-network signaling channels for example, alternating every 1000 ms, that in the following only calls to participants with an even number (subscriber identifier) or odd number (subscriber identifier) be blasted. Through this procedure each gets the other subscriber equipment group opportunity through Um the recipient agrees to other non-network uniforms Signaling channels the reception quality too, for example to measure three stationary neighboring radio stations. Every part slave device can be so within a few seconds continuously take a picture of where it is approximately in the 61 structure and which is not network-uniform Signaling channel is to be monitored.

Bei dem erfindungsgemäßen Weiterreichverfahren werden er höhte Anforderungen an den Vermittlungsprozessor gestellt. Die Anzahl der pro Stunde in einem Vermittlungsbereich auf tretenden Weiterreichvorgänge ist dabei umgekehrt proportio nal zum Zellradius. Dies führt bei Kleinstzonen dazu, ent weder bei gleicher Prozessorleistung kleinere Vermittlungs bereiche zu bilden oder bei gleichgroßen Vermittlungsbe reichen leistungsstärkere Vermittlungsprozessoren einzu setzen. In the handover method according to the invention, he will high demands placed on the switching processor. The number of hours in an operator area Any handoffs that occur are reversed to the cell radius. This leads to small areas neither smaller switching with the same processor performance areas or in the same size of placement submit more powerful mediation processors put.

Wegen des einfachen Aufbaus der ortsfesten Funkstellen sind insbesondere bei geringer Teilnehmerdichte die Auf wendungen für die Infrastruktur sehr niedrig. Dies ermög licht eine schnelle Überwindung der Einführungsphase und eine kostengünstige Versorgung dünn besiedelter Gebiete. In beiden Fällen ist eine kostengünstige Versorgung nur von Richtfunktürmen und hohen Gebäuden aus möglich. Um billige Teilnehmergeräte zu erhalten, ist hierbei diesel be Funkorganisation wie bei den Kleinstzonen zu verwenden. Allerdings ist bei den großen Funkzonen keine 61-er-Struk tur erforderlich. Die Kanäle können viel häufiger wieder holt werden, weil bei großen Funkzonen die Wahrscheinlich keit geringer ist, daß ein Teilnehmer während des Gesprächs weit in die Nachbarfunkzonen hineinfährt, ohne daß durch Absinken der Übertragungsqualität die Verbindung weiter gereicht wird.Because of the simple construction of the fixed radio stations are particularly important when there is a low number of participants Infrastructure applications very low. This enables quickly overcomes the introductory phase and an inexpensive supply of sparsely populated areas. In both cases, an inexpensive supply is only possible from radio towers and high buildings. Around Obtaining cheap subscriber devices is diesel be used for radio organization as in the smallest zones. However, there is no 61 structure in the large radio zones required. The channels can come back much more often be picked up because with large radio zones the probability speed is less that a participant during the conversation drives far into the neighboring radio zones without going through The transmission quality continues to decrease the connection is handed over.

Claims

1. A method for transmitting information for fixed and mobile subscriber stations in the large area of a radio network, which consists of several radio concentrators in a mutual spatial arrangement in the manner of a cellular system with overlapping radio areas, and which has a frequency distribution plan for the radio concentrators, the co-channel interference in the gen Broadly excludes radio area including an extended peripheral zone, characterized in that the radio areas are designed as small zones, of which a core zone and cells that surround it in multiple rings (number of clusters 19 , 37 or 61 ) form an area without channel repetition, and that for the handover function for forwarding a moving subscriber from one radio area to an adjacent radio area has its own network-uniform signaling channel, which has its own receiver or transceiver in each radio concentrator.

2. The method according to claim 1, characterized, that a network for the uniform signaling channel widely synchronized time slot organization provided is.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that a network signaling channel with the Zu handle method slotted ALOHA is used.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that the cell radius of the smallest zones is higher in areas Traffic density is significantly less than 3 km.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized, that the handover function proceeds in such a way that in If necessary, the radio telephone on the network uniform Signaling channel sends a handover request, that of the fixed receivers for the network uniform Signaling channel, provided with an indication of the Receiving field strength, transmitted to a gateway which becomes the fixed radio station (radio concentration gate) with the best reception conditions and the Radio telephone via the signal accompanying the connection sation in the speech channel with a channel assignment request announces the speech channel assignment to be made.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that if the radio link is broken before the radio telephone the channel assignment request over the speech channel is full has constantly received the fixed radio station with the the best reception conditions the channel assignment request transmits over the network signaling channel.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized, that the fixed radio stations in addition to the network unit union signaling channel pair for passing on Ver bindings with several pairs of speech channels and one signaling channel pair for connection and deregistration, connection establishment and location survey are equipped.

8. The method according to claim 7, characterized, that the location is recorded in such a way that a Mobile station when leaving its call area in the registers a new call area.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized, that incoming calls from the subscriber device are on standby state on one of the non-network signaling channels can be received.

10. The method according to claim 9, characterized, that the fixed transmitter for the non-network unit signaling channels are constantly in transmission mode and the subscriber device is not connected to another network unit changes signaling channels and determines them, where it is in the cluster structure and which one Signaling channel can be monitored.

11. The method according to claim 10, characterized, that the gateway to the non-network unit signaling channels at regular intervals signal that in the following only calls to participants with an even number (subscriber ID) or odd Call number are broadcast.