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Die Erfindung betrifft ein mobiles
Funkkommunikationssystem und insbesondere ein Funkkanalsteuerungssystem für ein
mobiles Kleinzonen-Kommunikationssystem, z. B. ein tragbares
Telefonsystem oder ein schnurloses Telefonsystem.
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In der Mobilkommunikation bekannte
Funkkanalsteuerungsverfahren lassen sich im allgemeinen in zwei Arten einteilen,
d. h., eine zentrale Steuerungsart, bei der eine Basisstation
kollektiv Kanäle überwacht, die einer Gruppe zu ihr gehöriger
Mobilstationen zugewiesen werden, und eine dezentrale
Steuerungsart, bei der jede Mobilstation einen verfügbaren Kanal
unabhängig von den anderen auswählt. Ein Personenfunksystem
ist ein Anwendungsbereich für das dezentrale
Steuerungsverfahren. Ein durch NTT (Japan) installiertes mobiles Inland-
Seefunktelefonsystem ist ein anderer Anwendungsbereich, bei
dem ein zyklisches Umschaltprinzip zwischen mehreren Kanälen
zum Einsatz gelangt, d. h., bei dem keine exklusiven
gemeinsamen Steuerkanäle zugewiesen werden und Pilotsignale auf
gewünschten Kanälen gesendet werden können.
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Die Kanalsteuerung für das vorstehend genannte
Personenfunksystem erfolgt unter Verwendung exklusiver gemeinsamer
Steuerkanäle. Das Problem bei einer solchen Art der
Kanalsteuerung besteht in folgendem: Wo Basisstationen so verteilt
sind, um einen kontinuierlichen Übergang zwischen
unterschiedlichen Zonen vorzusehen, so wie er in einer Ebene,
z. B. für tragbare Telefone, angestrebt wird, kommt es in
Überlappungsgebieten nahegelegener Zonen, in denen das
Verhältnis zwischen erwünschtem und unerwünschtem Signal
(Rauschabstand) vergleichsweise gering ist, zu Störungen aus
dem gleichen Kanal, was den Verbindungsaufbau erschwert.
Gewöhnlich wurde Störungen aus dem gleichen Kanal dadurch
entgegengewirkt, daß für jede Mobilstation eine Fähigkeit zur
Trägererkennung vorgesehen wurde, wodurch die Mobilstation
das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Funkwelle erkennen
kann.
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Dagegen weist die für die mobilen Inland-Seefunktelefone
geschaffene Kanalsteuerung unterschiedliche Kanäle
unterschiedlichen Zonen zu, da die Zonen jeweils vergleichsweise
groß sind. Dadurch werden Störungen aus dem gleichen Kanal
erfolgreich beseitigt. In einem System, in dem die einzelnen
Zonen jedoch relativ klein sind, z. B. einem tragbaren
Telefonsystem oder einem schnurlosen Telefonsystem, ist der
Aufbau einer Kanalanordnung sehr schwierig, mit der eine
rationelle Frequenzverwendung gefördert wird; teilweise deshalb,
weil jede Zone nicht kreisförmig, sondern eher geradlinig
ist, und teilweise deshalb, weil Basisstationen nicht an
entsprechenden Standorten eingerichtet werden können.
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Die US-A-4 267 141 betrifft ein System, bei dem eine
mobile Teilnehmerstation durch eine Funkverbindung mit einer
individuell zugehörigen stationären Relaisstation gekoppelt
ist, die direkt an ein Telefonnetz angeschlossen ist. Die
beiden Stationen können miteinander in einem Radius von etwa
50 Metern auf jedem von 40 Kanälen kommunizieren, die allen
Teilnehmer- und Relaisstationsstellen in der Umgebung zur
Verfügung stehen. Im Stellenfreizustand tasten Empfänger in
beiden Stationen kontinuierlich die verfügbaren Kanäle ab, um
ihren Nichtbelegt- oder Belegtzustand zu bestimmen. Zur
Realisierung eines abgehenden Rufs sendet ein Sender der
Teilnehmerstation ein vorbestimmtes Codewort, das durch den
Empfänger der zugehörigen Relaisstation in seinem Abtastbetrieb
aufgefangen wird, und nach Überprüfung durch einen
Codekomparator leitet er die Abstrahlung eines Quittungssignals zur
Teilnehmerstation ein, woraufhin der Kanal zur Weitergabe des
Rufs über das Netz belegt wird.
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Die WO-A-83/02380 beschreibt ein System zur drahtlosen
Übertragung von Telefongesprächen zwischen einer stationären
Einheit und einem Mobiltelefon in kurzer Entfernung von der
stationären Einheit. Zum Herstellen von Verbindungen zwischen
dem drahtlosen Telefon und der stationären Einheit werden die
Sprachkanäle abgetastet; bei Feststellung eines freien Kanals
werden ein individueller Rufcode und die Nummer des freien
Kanals auf einem Signalisierungskanal übertragen.
Anschließend wird die Verbindung zwischen dem Telefon und der
stationären Einheit über den angegebenen Sprachkanal hergestellt.
Falls eine bestimmte, durch eine Einheit vorgeschlagene
Kanalnummer für die andere Einheit nicht annehmbar ist, wird
eine andere freie Kanalnummer vorgeschlagen, und sobald die
Kanalnummer durch beide Einheiten angenommen werden kann,
wird das Gespräch durchgeschaltet.
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Folglich besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein
Funkkanalsteuerungsverfahren für ein mobiles
Kommunikationssystem zu schaffen, das Frequenzen rationell verwendet und
die Kanalzuweisung erleichtert.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein
Funkkanalsteuerungsverfahren für ein mobil es
Kommunikationssystem zu schaffen, das Störungen aus dem gleichen Kanal
beseitigt und einen einfachen Verbindungsaufbau gestattet.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein
Funkkanalsteuerungsverfahren für ein mobiles
Kommunikationssystem zu schaffen, das verhindert, daß mehrere
Basisstationen mit einer einzelnen Mobilstation verbunden werden.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein
allgemein verbessertes Funkkanalsteuerungsverfahren für ein
mobiles Kommunikationssystem zu schaffen.
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Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen des Anspruchs
gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Funkkanalsteuerungsverfahren
für ein mobiles Kleinzonen-Kommunikationssystem, z. B. ein
tragbares Telefonsystem oder ein schnurloses Telefonsystem,
offenbart, bei dem mehrere Basisstationen mehrere Kanäle
gemeinsam nutzen und jede einen der Kanäle zum
Verbindungsaufbau unabhängig von den anderen auswählt. In jeder einzelnen
Basisstation sind installiert: ein Sender/Empfänger, der frei
alle Kanäle verwenden kann, eine Vorrichtung, die auf der
Grundlage der Empfangsempfindlichkeit Kanäle identifizieren
kann, auf denen Funkwellen die eigene Station erreicht haben,
eine Vorrichtung zum Auswählen eines Kanals, eine Vorrichtung
zum Übertragen eines Pilot- und anderer Signale und eine
Vorrichtung zum Aufbauen einer Verbindung. Der Kanal für ein
Pilotsignal wird entsprechend geändert, um die Dauer von
Störungen aus dem gleichen Kanal zu verkürzen. Eine Verbindung
mehrerer Basisstationen mit einer einzelnen Mobilstation wird
beseitigt, indem jede Basisstation veranlaßt wird, dem
Pilotsignal Identifizierungsdaten zuzufügen, die der Basisstation
eigen sind.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Ziele der
Erfindung gehen aus der nachfolgenden näheren Beschreibung im
Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines mobilen
Kommunikationssystems, auf das die Erfindung anwendbar ist;
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Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer im System von Fig.
1 enthaltenen Basisstation;
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Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer ebenfalls im
System von Fig. 1 enthaltenen Mobilstation;
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Fig. 4 ist ein Ablaufplan zum Darstellen einer durch
das System von Fig. 1 durchgeführten Kanalauswahlprozedur;
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Fig. 5 ist eine Zeitübersicht, die einen
Beispielbetrieb gemäß einem Funkkanalsteuerungsverfahren der Erfindung
darstellt; und
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Fig. 6 ist eine schematische Ansicht eines
erfindungsgemäßen Systemaufbaus.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Fig. 1 der Zeichnungen zeigt ein mobiles
Kommunikationssystem, auf das die Erfindung anwendbar ist.
Darstellungsgemäß weist das System Basisstationen 21, 22, 23, 24, 25, 26
und 27 auf, die Funkzonen 11, 12, 13, 14, 15, 16 bzw. 17
abdecken. Durch die Bezugszahlen 31, 32, 33 und 34 sind
Mobilstationen oder tragbare Sender/Empfänger bezeichnet. Der
Einfachheit halber zeigt Fig. 1 nur sieben Funkzonen und vier
miteinander kommunizierende Mobilstationen.
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Gemäß Fig. 2 weist jede Mobilstation, z. B. ein
Autotelefon oder ein schnurloses Telefon, auf: einen Sender 41,
einen Empfänger 42, eine Steuerung 43, eine Antenne 44, einen
Antennenduplexer 45, einen Handapparat 46 und einen
Frequenzsynthesizer, der auf jeden gewünschten Kanal eingestellt
werden kann. Gemäß Fig. 3 hat jede Basisstation im wesentlichen
den gleichen Aufbau wie die Mobilstationen mit Ausnahme der
Tatsache, daß sie an ein öffentliches Telefonnetz
angeschlossen und daher anstelle des Handapparats 46 mit einer
Leitungssteuerung 49 versehen ist. Die Leitungssteuerung 49 ist
an eine Telefonleitung angeschlossen. In jeder Basisstation
und Mobilstation ist gewöhnlich ein Zeitgeber zum Zählen der
Zeit in einer Steuerung 47 installiert und software- oder
hardwareseitig verwirklicht. Die Basisstationen und
Mobilstationen führen eine Trägererkennung unter Verwendung ihrer
Empfänger 42 durch.
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Fig. 4 zeigt einen Ablaufplan, der einen Algorithmus
darstellt, mit dem jede Basisstation einen Kanal auswählen
kann. Insbesondere arbeitet jede in Fig. 1 gezeigte
Basisstation 21 bis 27 gemäß der Darstellung durch den Ablaufplan so,
daß ihre zugehörige Mobilstation mit ihr kommunizieren kann.
Wird im Zustand gemäß Fig. 1 angenommen, daß eine Funkwelle,
die in einer der sieben Zonen abgestrahlt wird, auch dann
alle anderen Zonen erreichen kann, wenn die Feldstärke
möglicherweise gering ist, müssen alle Basisstationen Kanäle mit
anderen Frequenzen als f&sub1;, f&sub2;, f&sub3; und f&sub4; auswählen. In diesem
veranschaulichten mobilen Kommunikationssystem hat jede
Basisstation die Fähigkeit zum Auswählen eines Kanals
unabhängig von den anderen, so daß einige Basisstationen unter
Umständen den gleichen Kanal auswählen. Die Erfindung soll eine
problematische Situation überwinden, die durch solche
Störungen aus dem gleichen Kanal hervorgerufen wird.
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Gewöhnlich bestimmt bei der dezentralen Steuerungsart
eine Basisstation mit einem bekannten
Trägererkennungsprinzip, d. h., durch Prüfen, ob Funkwellen empfangen werden,
welche der Kanäle, die durch alle Basisstationen gemeinsam
genutzt werden, durch die nahegelegenen Basisstationen
verwendet werden. Während die Trägererkennung gewöhnlich in der
Nähe einer Basisstation erfolgt, wird eine Mobilstation an
Standorten verwendet, die von einer Basisstation entfernt
sind. Daher ist eine fehlerfreie Trägererkennung nicht
realisierbar. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit vor dem Empfang
einer Funkwelle über einen als Steuerkanal verwendeten Kanal
wird gemäß dem Verfahren der Erfindung entschieden, daß ein
Signal infolge von Störungen unterbrochen ist, und der
Steuerkanal wird durch einen anderen ersetzt. Während eines
Gesprächs ist es unmöglich, lediglich anhand der Zeit
festzustellen, ob Störungen vorliegen; daher ist eine andere
geeignete Einrichtung erforderlich, z. B. eine Erkennung eines
Überlagerungssignals. Erfindungsgemäß erfolgt daher keine
Kanalumschaltung, während ein Gespräch geführt wird.
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Fig. 5 zeigt ein besonderes Beispiel, bei dem
Basisstationen #11 und #12 vorgesehen sind, denen fünf Kanäle mit
Frequenzen f&sub1; bis f&sub5; zugewiesen werden. Die Bezugszahl 1
bezeichnet eine Zeitspanne, in der die Station #11 den Kanal
mit der Frequenz f&sub1; für ein Gespräch verwendet; 2, 5 und 10
bezeichnen jeweils Zeitspannen, in denen die Station #11 die
Kanäle f&sub2; und f&sub4; für die Übertragung von Pilotsignalen
verwendet; 3, 6 und 9 bezeichnen jeweils Zeitspannen, in denen
die Station #12 die Kanäle mit den Frequenzen f&sub2;, f&sub4; und f&sub5;
für die Übertragung von Pilotsignalen verwendet; und 4 und 8
bezeichnen jeweils Zeitspannen, in denen die Station #12 die
Kanäle mit den Frequenzen f&sub3; und f&sub5; für Gespräche verwendet.
Die Bezugszahlen 9 und 8 zeigen eine besondere Situation, in
der während der Übertragung eines Pilotsignals über den Kanal
f&sub5; ein von einer Mobilstation abgestrahltes Signal auf diesem
Kanal f&sub5; eingetroffen ist, um eine Kommunikation aufzubauen.
Ferner bezeichnet die Bezugszahl 7 einen Zeitraum, in dem die
Stationen #11 und #12 den gleichen Kanal (einen Kanal mit der
Frequenz f&sub4;) gleichzeitig ausgewählt haben, um ihn für die
Übertragung von Pilotsignalen zu verwenden.
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In dem vorstehen dargestellten Konfliktzustand veranlaßt
das Verfahren der Erfindung die Station #12 zum Umschalten
des Kanals von f&sub4; zu f&sub2; nach Ablauf eines vorbestimmten
Zeitraums T. Damit ist die Konfliktdauer auf dem gleichen Kanal
ausreichend kurz, um einen zeitlichen Diversity-Effekt zu
erzielen.
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Fig. 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Systemaufbau.
Darstellungsgemäß befinden sich Basisstationen 61 bis 64 jeweils
in Funkzonen 51 bis 54. Die Bezugszahlen 71 und 72 bezeichnen
jeweils einen Kanal, dessen Frequenz f&sub1; beträgt und der für
die Übertragung eines Pilotsignals verfügbar ist. Durch die
Bezugszahl 81 ist eine Mobilstation bezeichnet. In dem
veranschaulichten besonderen Zustand strahlen zwei Basisstationen
62 und 64 Pilotsignale zur gleichen Zeit auf dem gleichen
Kanal ab (mit der Frequenz f&sub1;). Wenn die Mobilstation 81 an dem
veranschaulichten Standort ein Signal sendet, empfangen es
die beiden Basisstationen 62 und 64 zur gleichen Zeit. Da
jedoch jedes Pilotsignal Identifizierungsdaten oder eine
Identifizierungsnummer enthält, die der zugehörigen Basisstation
eigen ist, wird das Signal von der Mobilstation 81 von dem
durch die eigene Station, d. h., #2 oder #4, empfangenen
Signal begleitet. Das ermöglicht, daß nur eine der
Basisstationen 62 und 64 auf die Mobilstation 81 reagiert, d. h., es
wird verhindert, daß die beiden Stationen #2 und #4 zeitlich
zusammenfallend eine Verbindung mit der einen Mobilstation 81
herstellen.
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Nachstehend wird eine praktische Prozedur zur
Ruferzeugung gemäß dem Verfahren der Erfindung beschrieben. Zunächst
stellt sich eine Mobilstation auf einen speziellen
Steuerkanal ein, der durch eine dezentrale Basisstation aktiviert
wird. Dieser spezielle Kanal ist ein Kanal, über den sich ein
Träger ausbreitet, und er wird durch ein Pilotsignal
moduliert. Nimmt der Nutzer der Mobilstation nun den Hörer ab,
sendet die Mobilstation ein Ruferzeugungssignal zur
Basisstation, und nachdem mit dieser eine Schleife hergestellt ist,
ein Wählsignal. Nachdem die Basisstation die rufende
Mobilstation mit einer gerufenen Station verbunden hat, kann der
Nutzer ein Gespräch mit einer Person an der gerufenen Station
führen.
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Dabei ist es zum Empfang eines Rufes erforderlich, daß
festgestellt wird, wo sich die Mobilstation befindet. In
einem Autotelefonsystem o. a. wird eine bestimmte Funkzone, in
der sich eine Mobilstation befindet, gewöhnlich durch eine
von zwei Möglichkeiten bestimmt: Bei der einen Möglichkeit
speichert eine Telefonvermittlung einen Standort der
angemeldeten Mobilstation, und bei der anderen rufen alle
Basisstationen gleichzeitig die Mobilstation, so daß eine von ihnen
eine Antwort von der Mobilstation empfangen kann. Jede der
beiden Möglichkeiten ist auf die Erfindung anwendbar. Sobald
der Standort der gewünschten Mobilstation bekannt ist, kann
die spezielle Basisstation die gerufene Station mit einer
rufenden Station für ein Gespräch verbinden. Wie zuvor im
Zusammenhang mit der Ruferzeugung beschrieben wurde, empfängt
die Mobilstation den Ruf, während sie sich auf einen Kanal
eingestellt hat, der zu der speziellen Basisstation zugehörig
ist.
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Zusammenfassend dürfte deutlich werden, daß ein
Funkkanalsteuerungsverfahren für ein mobiles Kommunikationssystem
der Erfindung verschiedene, nachstehend aufgeführte Vorteile
bietet:
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(1) Der Kanal zur Übertragung eines Pilotsignals kann
entsprechend geändert werden, um die Dauer von Störungen aus
dem gleichen Kanal zu verkürzen;
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(2) eine gleichzeitige Verbindung mehrerer
Basisstationen mit einer einzelnen Mobilstation wird beseitigt, indem
jede Basisstation veranlaßt wird, einem Pilotsignal
Identifizierungsdaten zuzufügen, die ihr eigen sind; und
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(3) die vorgenannten Vorteile realisieren in Kombination
ein System, das kostengünstig ist, die Kanalzuweisung
erleichtert und eine rationelle Frequenzverwendung fördert.