DE4038810A1

DE4038810A1 - Verfahren und vorrichtung zur steigerung der gemeinsamen kanalbenutzung in einem datenkommunikationsnetzwerk mit vielen stationen

Info

Publication number: DE4038810A1
Application number: DE4038810A
Authority: DE
Inventors: Eugene J Bruckert
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1989-12-06
Filing date: 1990-12-05
Publication date: 1991-06-13
Also published as: CA2031397C; GB9026429D0; GB2240694A; MX167361B; FR2656178A1; GB2240694B; US5047762A; CA2031397A1; DE4038810C2; FR2656178B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf digitale Funkkommunikationssysteme und insbesondere auf von digitalen Funkkommunikationssystemen verwendete Techniken zu Verbesse rung der Wiederverwendung eines gemeinsamen Kanals.

Frühere Systeme verwendeten Vielfachzugriff durch Träge rerfassung (Carrier Sense Multiple Access, CSMA) und keine Frequenzwiederverwendung. Eine Variation, genannt Vielfach zugriff durch Besetztzeichen (Busy Tone Multiple Access, BTMA), erwies sich als wirkungsvoller. Heutzutage würden die meisten Anwendungen das digitale Äquivalent des BTMA verwen den, das entweder ein wiederholtes Bit oder ein wiederholtes Feld in einem übertragenen Bitstrom sein könnte anstelle des Besetztzeichens, um den Zugriff zu verhindern, wodurch dem Besetztzeichenkanal ermöglicht würde, andere Daten zu tra gen. Beide Verfahren könnten allgemeiner als Vielfachzugriff durch Besetztsignal (BSMA, Busy Signal Multiple Access) be schrieben werden.

In den USA heimische, zelluläre Funktelephonsysteme ver wenden in Übereinstimmung mit dem EIA- (Electronic Indu stries Association) Standard IS-3-D das BSMA und Fre quenzwiederverwendung. Jeder Zelle ist eine Mehrzahl von Aufwärtskontrollkanälen zugewiesen, die als Zugriffskanäle bezeichnet werden und in der Funkfrequenz mit Rückwärtskon trollkanälen gepaart sind und derart wiederverwendet werden, daß Störungen zwischen Zellen minimiert werden. Sowohl die Benutzeranschlüsse (herkömmliche Funktelephonzellen) und die Basisstationen arbeiten im vollen Duplexbetrieb. Wiederholte Bits, B/I-Bits genannt und in der Vorwärtskontrollnachricht angeordnet, sorgen für die Besetzt/Frei- (Busy/Idle) An zeige. Der Benutzeranschluß muß, bevor er einen Zugriffska nal wählt, auswählen, welchen er aus der Mehrzahl am besten empfängt. Dann bestimmt er seinen B/I-Status; wenn er be setzt ist, tritt er in einen zufallsbedingte Zeitsperre ein, um einen erneuten Versuch zu starten; wenn er aber nicht be setzt ist, beginnt der Anschluß, eine Nachricht auf dem ent sprechenden Rückwärtskontrollkanal zu senden. Wenn der Kanal besetzt wird, bevor die ersten 56 Bits dieser Nachricht ge sendet sind, muß der Anschluß sofort seinen Sender ausschal ten. Manchmal empfängt der Rückwärtskontrollkanal in einer ersten Zelle eine Nachricht von einem entfernten Benutzeran schluß, dessen FM-Empfänger in unerwünschter Weise von einer zweiten Zelle beansprucht wird, das dasselbe Frequenzpaar verwendet. Wenn das geschieht, wird der Vorwärtskontrollka nal der ersten Zelle seine Besetztanzeige einschalten und kann in der Tat versuchen, um jeden Preis Nachrichten mit der Benutzerstation auszutauschen, da der Empfänger des Be nutzeranschlusses von dem zweiten Anschluß beansprucht ist und das Protokoll und die Kontrollvorrichtung letztlich das System schützen. Dennoch verringert dieser Effekt die Kapa zität der Signalgeberschaltkreise.

In Motorolas Funkdatenanschlußsystem der MDC-4800-Fami lie erzeugt eine Mehrzahl von Voll-Duplex-Basisstationen, denen alle dasselbe Funkfrequenzpaar zugewiesen ist, einen Dienst für eine Vielzahl von Halb-Duplex-Funkanschlüssen in einem geographisch großen Bereich. Alle Basisstationen sind mit einem Netzwerkkontrollprozessor (NCP), von dem sie all ihre Steuerungsanweisungen und gesendeten Datenpakete erhal ten und zu dem sie all ihre empfangenen Datenpakete (zusammen mit wichtiger Information, wie etwa die Empfangsi gnalstärke) und ihre gesamte Statusinformation senden, ver bunden und werden von diesem kontrolliert. Dieser NCP be sitzt vielfache Verbindungen mit Landanschlüssen und Compu tern, wie etwa überlassene Paketnetzwerkverbindungen, Mo dems, die mit geleasten, bodengestützten Schaltkreisen ver bunden sind, und bodengestützte Selbstwähl- und Selbstantwort netzwerkmodemschaltkreise. Im Gegensatz zu zellulären Syste men sind die Basisstationen so angeordnet, daß sie eine aus gedehnte Bedeckungsüberlappung bereitstellen. Der NCP steu ert die Basisstationen so, daß sowohl allgemeine Nachrichten als auch Seiten und Nachrichten, die für die Anschlüsse aus bodengestützten Systemen (Anschlüssen) stammen, zuerst von einer Gruppe von Basisstationen (mit sich nicht überlappen der Bedeckung) und dann von einer anderen Gruppe gesandt werden, bis sich der angesprochene entweder meldet oder das gesamte Dienstgebiet überdeckt worden ist. Im normalen Be trieb überträgt eine gewisse Anzahl von Basisstationen gleichzeitig und alle Basisstationen übertragen wenigstens bestimmte Informationen im Abstand von einigen Minuten. Wie derholte Bits im von der Basisstation gesendeten Datenstrom werden für die BSMA-frei/besetzt-Anzeige verwendet; immer, wenn eine sendende Basis die Anwesenheit eines Signal über einem vorgegebenen Schwellwert von einem der Anschlüsse de tektiert, zeigt sie den besetzten Zustand an. Anschlüsse, die zu senden wünschen, wenn sie den besetzten Zustand emp fangen, werden ein zufallsbedingte Zeitsperre durchführen, um wieder einzutreten. Basisstationen sind in der Lage, ein beliebiges Datenpaket zu empfangen und dieses Paket zusammen mit der empfangenen Signalstärke an den NCP weiterzugeben. Der NCP seinerseits entfernt Verdoppelungen und gibt die Pa kete an die Adressaten weiter. Der NCP entscheidet außer dem, welche Basisstation mit welchem Paket antwortet. Wegen der ausgedehnten Überlappung sind Anschlüsse oft unnötiger weise gesperrt, wenn die Übertragung eines anderen Anschlus ses den Besetztzustand in einigen näheren und manchmal auch entfernten Basisstationen herstellt und dadurch den Betrag der Frequenzwiederverwendung begrenzt.

In digitalen Funktelephonzellsystemen wird eine Mehrzahl von Frequenzen und ein hohes Maß von Frequenzwiederverwen dung erwartet. In einem im US-Patent Nr. 48 75 740 beschrie benen Schema wird das Synchronisierungswort (SAT/SYNC ge nannt) auch als Mittel zum Übertragen eines begrenzten Maßes an Information über die Basisstationsstelle an den Benutzer anschluß verwendet. Der Anschluß wählt die Basisstation sei ner Wahl aus und antwortet mit dem SAT/SYNCH der Station, und alle auf die gleiche Funkfrequenz eingestellten Basis stationen mit verschiedenen SAT/SYNCH-Sequenzen, die sich in nominalen Wiederverwendungsabständen befinden, beachten den Anschluß nicht, da ihre Synchronisationskorrelatoren so ein gestellt sind, daß sie nur Pakete empfangen, in denen der Vorspann ihre eigene SAT/SYNCH ist. Es ist jedoch für ein großes Funkkommunikationsnetzwerk mit nur einem stark über lappten Funkfrequenzpaar wünschenswert, daß die Basisstatio nen jede Nachricht stark genug empfangen, damit sie fehler frei ist; SAT/SYNCH stellt nicht genügend nutzbare Variatio nen mit guten Synchronisationseigenschaften zur Verwendung als Basisstationsidentifikationsnummer zur Verfügung.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in einem BSMA-Funkdatenkommunikationssystem, das eine Mehrzahl von Voll-Duplex-Basisstationen, denen dasselbe Funkfrequenz paar zugewiesen ist, verwendet, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um wirkungsvoll in der Basisstation Kombinatio nen der empfangenen Signalstärke des sendenden Funkanschlus ses, die Bevorzugung dieses Funkanschlusses für eine Basis station und die Signalstärke dieser Basisstation in dem Fun kanschluß zu nutzen, um die Überdeckungsfläche, in der das Besetztsignal gesendet wird, zu begrenzen und dadurch die Frequenzwiederverwendung zu verbessern.

Es ist eine weitere Aufgabe, in einem solchen Kommunika tionssystem ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um wir kungsvoll in der Basisstation die empfangene Signalstärke des sendenden Funkanschlusses und die Bevorzugung des An schlusses für eine Basisstation und in einem empfangenden Funkanschluß die empfangene Signalstärke zu verwenden, um die definierte Besetztfläche zu beschränken und dadurch die Frequenzwiederverwendung zu verbesseren.

Diese und weitere Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen defi niert ist.

Fig. 1 stellt ein BSMA-System mit Frequenzwiederverwen dung nach dem Stand der Technik dar.

Fig. 2 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Sperropera tion nach dem Stand der Technik in einer festen Station er klärt, die von einem entfernten Anschluß ein Signal oberhalb einer Signalstärkeschwelle empfängt.

Fig. 3. ist ein Blockdiagramm eines BSMA-Funkdatenkommu nikationssystems.

Fig. 4 zeigt ein Basisstationssendeformat, das in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.

Fig. 5 ist ein Zeitablaufdiagramm, das eine Nachrichten übertragung von einem entfernten Anschluß in einem Format, das in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, und die Antwort einer entsperrenden, festen Station nach der vorlie genden Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist eine Flußdiagramm einer Sperrsteuerung einer Basisstation, die für die vorliegenden Erfindung anwendbar ist.

Fig. 7 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Verfahren zeigt, durch das eine feste Station die empfangene Signal stärke entfernten Anschlüssen innerhalb ihrer geographischen Funküberdeckungsfläche zur Verfügung stellt.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm einer Sperrsteuerung und ei ner Signalstärkeübertragungssteuerung einer festen Station, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm der wesentlichen Elemente eines mikrocomputergesteuerten, entfernten Funkdatenan schlusses, wie er in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm des Verfahrens, das von ei nem entfernten Anschluß verwendet wird, um eine Tabelle von frisch empfangenen Signalen von festen Stationen zu bearbei ten.

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm des Verfahrens, das die Senderkodierung eines entfernten Anschlusses steuert, wie es in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

In der Technik, die sich auf das bevorzugte Ausführungs beispiel bezieht, verwendet ein BSMA-Funkdatenkommunikati onssystem eine Mehrzahl von festen Stationen 101, 102, 103, 105 und 107 (Stationen), wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, die im Voll-Duplex-Betrieb arbeiten und alle dasselbe Frequenz paar verwenden, um einen Dienst für eine Vielzahl von ent fernt angeordneten Funkanschlüssen 151 und 153 (Anschlüsse) über einen ausgedehnten geographischen Bereich zur Verfügung zu stellen. Zum Beispiel können die Stationen 101, 102 und 103 gleichzeitig in einem Intervall senden, während eine an dere Gruppe von Stationen während eines anderen Intervalls sendet und wieder andere Gruppen während anderen Intervallen senden. Die Anschlüsse hängen von der Signalstärke oder dem FM-Einfangseffekt ab, um eine Störung mit gleichzeitig sen denden Stationen auf demselben Kanal zu verhindern.

Wenn eine Station sendet und gleichzeitig ein Signal von einem Anschluß oberhalb einer vorgegebenen Schwelle K1 (üblicherweise so niedrig eingestellt, wie für eine tole rable Bitfehlerrate praktikabel ist) empfängt, stellt die Station den Besetztzustand in seinen ausgehenden Signalen ein, um andere Anschlüsse daran zu hindern, zu senden und dadurch zu stören. Wenn zum Beispiel die Stationen 101 und 103 beide senden, während das Freizeichen angezeigt wird, wenn der Anschluß 151 sendet, kann die Station 101 ein Si gnal vom Anschluß 151 mit einer Signalstärkeanzeige für die Station (SSSI, Station Signal Strength Indication) von 60 empfangen, und die Station 103 kann ein Signal mit einer SSSI von 5 empfangen. Beide Stationen gehen von der freien in die Besetztanzeige in einer bekannten Weise, wie sie durch die Sperrbits 201 in Fig. 2 angezeigt ist. Diese Be setzt/Frei-Bits sind innerhalb jedes Datenblocks in einer vorgegeben Ordnung verflochten, und die Zahl der Textblöcke ist beliebig und üblicherweise ziemlich groß. Andere An schlüsse, die diese Sendung über einen weiten Bereich emp fangen, werden nur für das Senden gesperrt, so daß Anschluß 151 seine Nachricht ohne Störung vervollständigen kann. Un ter bestimmten Bedingungen müßte Station 103 nicht sperren, wenn auch näher gelegene Stationen, wie 105 und 107 sperren müßten, um eine Störung zu vermeiden. Die vorliegende Erfin dung bezieht sich auf Methoden, die Zahl der Stationen, die den Besetztzustand einstellen und aufrecht erhalten, zu ver ringern, ohne den Betrieb des Systems zu behindern und da durch die wirkungsvolle Frequenzwiederverwendung zu verbes sern.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems mit Viel fachzugriff durch Besetztsignal (BSMA), das die vorliegende Erfindung verwendet. Eine Mehrzahl von Stationen 301, 303 . . . 305 sind mit einem Netzwerksteurungsprozessor 311 ver bunden und werden von diesem gesteuert, wobei jede Station einen Mikrocomputer 307 mit einem Mikroprozessor, wie etwa dem Motorola MC6809, herkömmlichen Speicher und herkömmliche Peripherieschnittstellen, einen Empfänger 313, eine Demodu lator 315, einen Modulator 317 und einen Sender 319 umfaßt. Ein Duplexer 321 erlaubt die Verwendung einer gemeinsamen Sende/Empfangsantenne durch den Empfänger 313 und den Sender 319.

Die Stationen übertragen ihre Nachrichten im Format der Fig. 4; jede Station umfaßt beim Senden als Teil ihres Da tenstroms einen allgemeinen Stationsinformationsblock (SGIB) 401, der ein Feld für die Stationsidentifikation der Station (SSID) 403 umfaßt, und, in einem bevorzugten Ausführungsbei spiel, verkettete Sperrbits 405, die, wenn sie "1" sind, die Anschlüsse für die Sendung sperren. Ein Anschluß darf sen den, wenn er keine Station oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts K2 (üblicherweise so niedrig eingestellt, wie für eine tolerable Bitfehlerrate praktikabel ist) empfängt, oder er empfängt eine Station mit dem Besetzt/Frei-Bit=0.

Wann immer ein Anschluß eine Nachricht sendet, wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt der erste Block der Nachricht nach der Wortsynchronisation, dem allgemeinen Anschlußinformati onsblock (TGIB) 501, die Identifikation der Station, die mit dem stärksten Signal empfangen wird, (TSID), 503 und eine Darstellung der empfangenen Signalstärkeanzeige des An schlusses der Station (TRSSI) 505. Die Stationen senden üb licherweise zuerst eine nicht überlappende Gruppe, dann eine weitere und dann wieder eine andere Gruppe und können peri odisch gleichzeitig ihre Identifikation senden. Da die An schlüsse in Bewegung sein können, wird jeder Anschluß beim Hören eines SGIB-Blocks 401 in Fig. 4 eine Liste von SSID 403, der TRSSI 505 und der Zeit auf den neuesten Stand brin gen, so daß, wenn er zum Senden gerufen wird, der Anschluß für seine Anschlußstationsidentifikation (TSID) die SSID wählen kann, die die größte empfangene Signalstärke (TRSSI), die in einem vorgegebenen Zeitintervall empfangen wird, be sitzt, und diese Information in seinen allgemeinen An schlußinformationsblock (TGIB) sendet.

Fig. 6 zeigt das Flußdiagramm des Sperrkontrollprozesses im Mikrocomputer 307 von Fig. 3, der eine Station, die die vorliegende Erfindung verwendet, steuert. Eine Station tritt in einen Empfangsversuch 600 ein, indem sie bei 601 initia lisiert. Sie erkennt bei 603 ein Bitsynchronisationsmuster (507 in Fig. 5), das das Empfangsflag setzt und eine vorläu fige Signalstärkeschätzung (SSSI) beginnt. Wenn SSSI über dem Schwellwert K1 bei 607 ist, setzt der Ablauf die Sperr bits (509 in Fig. 5) auf binär "1" bei seiner Sendung bei 609. Nach dem Erhalt und dem Dekodieren des TGIB (501 in Fig. 5) bei 611, wird die SSSI bei 613 für eine bessere Schätzung wieder ausgewertet, so daß der Ablauf in den Ent scheidungsblock mit verfügbarem SSSI, TSID und TRSSI ein tritt. Diese Entscheidung setzt die Sperrbits entweder auf Null oder beläßt sie, wonach der Ablauf bei 619 entweder ausschaltet oder den Rest der Nachricht bei 621 empfängt und sie bei 623 bearbeitet, dann geht er zum Startpunkt 601 zu rück, wo die Sperrbits auf "0" gesetzt werden. (Fig. 5 zeigt den Fall, wo die Entscheidung im Block 615 die Sperrbits auf "0" setzt. Diese Station erlaubt nun Anschlüssen in ihrem Bereich, Sendungen zu beginnen, selbst wenn die Station noch einen anderen Anschluß empfängt. Fig. 2 zeigt den Fall, wo die Entscheidung in Block 615 den Sperrbit=1-Status unverän dert läßt.)

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel verändert nützlicher weise das Sperrbit von "1" zu "0" bei 617, wenn die Ent scheidung in 615 festlegt, daß:

Tabelle 1

Bei jeder der obengenannten Bedingungen unterscheiden sich im allgemeinen die vorgegebenen Werte (K3 bis K5) von den anderen. K3 wird im allgemeinen von K4 verschieden sein wegen des Einflusses der Elimination der näheren Stationen. (Es ist festzustellen, daß (TRSSI/SSSI)<K sich nicht von (SSSI/TRSSI)<(1/K) unterscheidet.)

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entscheidet die Station allein, ob Anschlüsse im Empfangsbereich die Erlaub nis zum Senden erhalten. In einem alternativen Ausführungs beispiel, kann eine Station ein Sperrbit = 1 senden, das alle Anschlüsse im Empfangsbereich honorieren müssen, außer daß jeder Anschluß seine empfangene SSSI mit der Stärke, TRSSI, des es tragenden Stationssignals vergleichen kann. Der Anschluß in dem alternativen Ausführungsbeispiel kann dann diese Vergleichsinformation dazu benutzen, um zu ent scheiden, ob er die Erlaubnis zum Senden besitzt.

Fig. 7 zeigt ein Stationssignalformat, das für das al ternative Ausführungsbeispiel, bei dem der Anschluß in der Sendesperrentscheidung teilnimmt, nützlich ist. Die Station sendet Nachrichten variabler Länge als eine Reihe von Blöc ken 703, 705, 707, 709, 711, 713, . . ., gleicher Länge, wobei jeder Block acht Sperrbitpositionen verkettet, die als SSSI- Felder bezeichnet sind. Spezielle Bitmuster in einem SSSI- Feld entsprechen über Tabelle 701 bestimmten Bereichen von Signalstärken SSSI und werden als SSSI-Felder 715, 717 und 719 gesendet. Aneinander hängende Ketten von "0", die größer als zwei sind (wie in den Blöcken 703 und 713) werden als "Sperrbit = 0" und Ketten von "1" größer als fünf (wie in den Blöcken 703 und 705) werden als "Sperrbit = 1" über setzt. Die Station sendet die folgende Information im SSSI- Feld:

1. Wenn die TSID im empfangenen Signal die einer geogra phisch nahen Station ist, sendet die Station Sperrbit=1.
2. Wenn die TSID im empfangenen Signal die einer geogra phisch entfernten Station ist, sendet die Station:
- 1. Sperrbit=1 wenn SSSI<K16, oder
- 2. SSSI wenn K16SSSIK17, oder
- 3. Sperrbit=0 wenn SSSI<K17.

Fig. 8 zeigt das Flußdiagramm des Sperrsteuerungsablaufs im Microcomputer aus Fig. 3, der eine Station im alternativen Ausführungsbeispiel steuert. Die Schritte 800 bis 813 sind ähnlich den entsprechenden Schritten 600 bis 613 in Fig. 6, so daß der Ablauf zum Entscheidungsblock 823 mit einer auf den neuesten Stand gebrachten SSSI, TRSSI und TSID kommt. Bei 823 geht der Ablauf, wenn die TSID nicht von einer geo graphisch entfernten Station kommt, mit Sperrbit=1 zu Block 819. Wenn die TSID von einer geographisch entfernten Station kommt, geht der Ablauf zum Entscheidungsblock 825, wo die SSSI mit einem vorgegebenen Wert K16 verglichen wird. Wenn die SSSI größer als K16 ist, geht der Ablauf mit Sperrbit=1 zu Block 819. Wenn nicht, geht der Ablauf zum Entscheidungs block 827, wo die SSSI mit einem vorgegebenen Wert K17 verg lichen wird, der kleiner ist als K16. Wenn die SSSI kleiner als K17 ist, wird das Sperrbit bei 817 auf "0" gesetzt und der Ablauf fährt bei 819 fort. Wenn die SSSI größer als K17 ist (und daher zwischen K16 und K17 liegt), dann geht der Ablauf zu Block 829, wo die SSSI in das geeignete 8-Bit-Dar stelllungsfeld umgewandelt wird, wie in Fig. 7 bei 701 ge zeigt. Dieses Feld wird mit jedem Block während der Ausfüh rung der Schleife 819 und 821 gesendet, bis die Empfangs zeitsperre abgelaufen ist (bei 819) oder der sendende An schluß seine Nachricht beendet (bei 821) und die Nachricht bearbeitet hat (bei 823), wonach das Sperrbit bei 801 wieder auf "0" gesetzt wird. Der Wert von K16 ist relativ niedrig, so daß es, wenn die SSSI kleiner ist als K16, wahrscheinlich ist, daß eine andere Station den Anschluß mit einer größeren SSSI empfängt. Der Wert von K17 ist noch kleiner, üblicher weise so klein, wie es für eine tolerable Bitfehlerrate praktikabel ist.

Fig. 9 zeigt einen Mikrocomputerkontroller eines An schlusses, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wer den kann. Dieser Kontroller ist ähnlich dem, der im US-Pa tent Nr. 43 54 252 beschrieben ist. Die Kontrollerkomponen ten umfassen einen Mikroprozessor 911, der ein M6800 Mikro prozessor von Motorola Inc. sein kann und der mit einer Mehrleitungsverbindung 912 mit einem Nurlesespeicher (ROM) 913 verbunden ist, der gespeicherte Programmschritte für den Betrieb des Mikroprozessors 911 enthält. Ebenfalls mit dem Mikroprozessor 911 verbunden ist über eine bidirektionale Mehrleitungsverbindung 914 ein Speicher mit wahlfreiem Zu griff (RAM) 915, der vom Mikroprozessor 911 zur zeitweiligen Speicherung von Informationen verwendet wird. Ebenfalls im Kontroller enthalten sind Schaltkreise, die mit der Identi fizierung eines bestimmten Anschlusses, ID 916 bezeichnet, der mit dem Mikroprozessor verbunden ist, verbunden sind. Ebenfalls mit dem Mikroprozessor verbunden sind zwei pro grammierbare Schnittstellenadaptoren PIA 920, 921, die mit anderen Schaltkreisen über Signalleitungen verbunden sind, die Signale entweder zum oder vom Mikroprozessor 911 verkop peln. Ein Tastaturschnittstellenschaltkreis 923 ist mit dem PIA 920 über bidirektionale Signalleitungen verbunden. Ein Spannungsversorgungsschaltkreis 930, wie er in Stand der Technik bekannt ist, ist vorgesehen, um eine genau geregelte Spannungsversorgung für die Systemschaltkreise zu erhalten.

Ein Taktgeberschaltkreis 941 sorgt für geeignete Ausga ben an den Mikroprozessor 911 und andere geeignete Schalt kreise. Ein Senderschnittstellenschaltkreis 943 koppelt an einen herkömmlichen Funksender 944 und ist mit dem Mikropro zessor 911 über PIA 920 gekoppelt. Ein Drucktastensprech schaltkreis und ein Zeitsperrentaktschaltkreis 945, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, sind mit dem Mikroprozes sor direkt oder indirekt über PIA 920 verbunden. Ein TRSSI- Detektor 948, der die empfangene Signalstärke eines von ei ner Station empfangenen Signals detektiert, und ein Empfän gerschnittstellenschaltkreis 950 sind mit einem herkömmli chen Funkempfänger 951 verbunden. Sowohl der TRSSI-Detektor 948 als auch der Empfängerschnittstellenschaltkreis sind mit dem Mikroprozessor über unabhängige Eingänge zum PIA 920 verbunden. Der Mikroprozessor 911 arbeitet entsprechend ei nem Programm, das

1. eine Realzeituhr umfaßt,
2. die SSID, TRSSI und Zeit von wenigstens den Stationen aufnimmt, die das stärkste und das zweitstärkste, von dem Anschluß empfangene Signal haben, und
3. beim Vorbereiten zum Senden die TRSSI überprüft und, wenn sie über einer ausgewählten Schwelle liegt, das SSSI- Feld aus der empfangenen Nachricht extrahiert.

Analog/Digitalumwandlung der Signalstärkemessung ist im Stand der Technik wohlbekannt und wird allgemein in Funkte lephonzellen für Heimanwendungen verwendet. Ebenso ist eine Realzeituhr und ihre Verwendung zum Kennzeichnen von Infor mation für die Prozeßsteuerung wohlbekannt (siehe zum Bei spiel US-Patent Nr. 46 44 351). Das gleiche kann für die Verfahren des Verbindens und Trennens verketteter Nachrich ten, wie der SSSI-Felder des Nachrichtenblocks des gesende ten und empfangenen Bitstroms gesagt werden.

Immer wenn ein Anschluß zunächst angeschaltet wird, in itialisiert er eine Tabelle mit N Einträgen der SSID, TRSSI und der Zeit, wobei die TRSSI-Werte auf Null gesetzt werden. N ist normalerweise zehn oder kleiner. Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm des Ablaufs der die Tabelle mit N Einträgen be arbeitet (N-Tabelle). Wenn ein Anschluß nicht sendet, ver sucht er bei 1001 von den Stationen gesendete Nachrichten zu empfangen. Wenn die TRSSI über der Schwelle K18 bei 1003 liegt, hört der Ablauf auf empfangene Signale bei 1005, wo bei er wenigsten den SGIB-Block und die Information über den Adressaten liest. Immer wenn der Anschluß einen SGIB-Block bei 1007 empfängt, geht er daran die SSID zu extrahieren, den TRSSI-Detektor zu lesen (um die Signalstärke dieser spe ziellen Station zu bestimmen) und die Realzeituhr zu lesen, um diese Information mit der Zeit zu kennzeichnen. Der Ab lauf überprüft dann bei 1011, ob diese SSID in der N-Tabelle ist, und ersetzt in diesem Fall die alte TRSSI/Zeit bei 1013 und ordnet die N-Tabelle entsprechend der TRSSI bei 1015, bevor er bei 1021 fortfährt. Wenn die SSID noch nicht in der N-Tabelle ist, ordnet der Ablauf die Tabelle entsprechend der neu eingelesenen TRSSI bei 1017 und schneidet dann bei 1019 den rangniedrigsten ab (um eine N-Tabelle mit den N stärksten TRSSI zu behalten) und fährt bei 1021 fort. Wenn der Anschluß feststellt, daß er der Adressat der speziellen Nachricht ist, liest er die gesamte Nachricht.

Ein Anschluß, in dem andere Abläufe eine Aufforderung zum Senden erzeugen, muß zuerst die SSID auswählen, die als TSID zusammen mit ihrer TRSSI im TGIB-Block gesandt wird. Dann erhält er die Erlaubnis zu senden, wenn er zu diesem Zeitpunkt nicht ein Signal über der vorgegebenen Schwelle K18 empfängt. Wenn der Anschluß ein Signal über der K18- Schwelle empfängt, kann er in dem alternativen Ausführungs beispiel auswählen zu senden, wenn die folgenden Bedingungen zutreffen:

1. Die empfangene Station sendet Sperrbit = 0, oder
2. Die empfangene Station sendet SSSI und (TRSSI/SSSI)<K19.

Wenn diese Bedingungen zutreffen, geht der Ablauf in eine zufallsbedingte Zeitsperre, wonach er die Aufforderung zum Senden wiederholt. Fig. 11 ist ein Flußdiagramm der SSID-Auswahl und Initialisierung des Sendens, die mit einer Aufforderung zum Senden bei 1101 beginnt. Um die SSID zur Verwendung als TSID bei 1103 auszuwählen, wird die Real zeituhr gelesen, ein Tabellenzeiger wird an der Spitze der Tabelle initialisiert und ein Größenzähler wird auf die Ta bellengröße initialisiert. Der Ablauf geht dann in eine Schleife, in der bei 1105 Zeit von dem Tabelleneintrag von der laufenden Zeit abgezogen wird und, wenn die Differenz bei 1107 größer als T1 ist, wird der Eintrag aus der Tabelle gelöscht und der Ablauf dekrementiert den Tabellenzeiger und den Größenzähler bei 1109. Wenn die Abzählung bei 1110 nicht 0 erreicht hat, wird die Schleife wiederholt, bis ein Ein trag in der Tabelle mit einem Zeitunterschied kleiner oder gleich T1 bei 1107 gefunden wird. Die entsprechende SSID und die entsprechende TRSSI werden bei 1113 verwendet, um den TGIB der nachfolgenden Nachricht bei 1115 zu erzeugen. Wenn keiner der Tabelleneinträge neuer ist als die laufende Zeit minus T1, wird, wenn die Zählung bei 1111 Null ist, eine "Null-TSID" bei 1117 erzeugt, was die Bildung des TGIB bei 1115 erlaubt.

Nach dem Zusammensetzen eines TGIB bei 1115 in Fig. 11, entscheidet der Ablauf nun, ob der Sender kodiert werden kann oder der Ablauf muß von neuem beginnen nach einer zu fallsbedingten Zeitsperre. Diese Entscheidung wird durchge führt, indem zunächst die eingehende Signalstärke TRSSI bei 1121 gelesen wird. Dann kann der Anschluß bei 1123, falls die TRSSI nicht größer als die vorgegebene Signalstärke K18 ist, sofort mit dem Senden bei 1151 fortfahren. Wenn das eingehende Signal über K18 liegt, extrahiert der Ablauf bei 1125 das SSSI-Feld des zuletzt erhaltenen Datenblocks und überprüft bei 1127, ob die Sperrbedingung Null ist, wobei er in diesem Fall bei 1151 mit dem Senden fortfährt. Wenn die Sperrbedingung bei 1127 nicht Null ist, überprüft der Ablauf bei 1129, ob sie Eins ist, wobei er in diesem Fall in eine zufallsbedingte Zeitsperre bei 1141 eintritt. Andernfalls wandelt er bei 1131 das SSSI-Feld in eine durch TRSSI nor mierte Zahl um und führt die Division TRSSI/SSSI durch. Dann vergleicht er bei 1133 diesen Quotienten mit einem vorgege ben Wert K19. Wenn er größer ist als K19, fährt der Ablauf bei 1151 mit dem Senden fort, falls aber nicht, geht der Ab lauf in eine zufallsbedingte Zeitsperre bei 1141, bevor er einen erneuten Versuch beginnt.

T1 ist eine vorgegeben Konstante größer als die maximale Zeit, die es dauert, daß alle Systemstationen wenigsten ein mal gesendet haben. K18 ist im allgemeinen so niedrig einge stellt wie es für eine tolerable Bitfehlerrate praktikabel ist. Der Wert von K19 wird so vorgegeben, daß der empfan gende Anschluß eine sendende Station viel stärker empfängt als diese Station einen anderen (sendenden) Anschluß emp fängt, so daß für den Fall, daß der empfangende Anschluß senden würde, er die anderen Anschlüsse bei dieser Station überlagern würde.

Es wurden also ein Verfahren und eine Vorrichtung ge zeigt und beschrieben, durch die es möglich ist, die Fläche einer Besetztsignalisierung in einem BSMA-Funkdatenkommuni kationssystem, das eine Mehrzahl von Voll-Duplex-Basissta tionen verwendet, denen dasselbe Funkfrequenzpaar zugewiesen ist, zu verringern, wodurch die Möglichkeiten der Fre quenzwiederverwendung vergrößert werden.

Daher ist festzuhalten, daß, während diese Erfindung oben gezeigt und beschrieben wurde, die Erfindung nicht als auf das hiesige Ausführungsbeispiel beschränkt betrachtet werden soll und daß Veränderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom wahren Wesen der Erfindung abzuwei chen. Es ist daher beabsichtigt, die vorliegende Erfindung und solche Veränderungen und Modifikationen durch die beige fügten Patentansprüche abzudecken.

Claims

1. Verfahren zum Erhöhen der Benutzung eines gemeinsamen Kanals in digitalen Funkkommunikationssystemen mit wenig stens zwei festen Stationen (101, 103), die jeweils in ein geographisches Funküberdeckungsgebiet auf demselben Duplex- Funkkanal senden und daraus empfangen, wobei das geographi sche Funküberdeckungsgebiet einer festen Station (101) we nigstens einen Teil des geographischen Funküberdeckungsge biets der zweite Station (103) überlappt, und mit einer Mehrzahl von entfernten Anschlüssen (151, 153 . . .), die in der Lage sind, von wenigstens einer der wenigstens zwei fe sten Stationen zu empfangen und dahin zu senden, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
Senden einer Stationsidentifikation von einer ersten (101) der wenigstens zwei festen Stationen;
Empfangen der Stationsidentifikation durch eine der Mehrzahl der entfernten Anschlüsse (151, 153 . . .);
Senden einer Nachricht einschließlich der empfangenen Stationsidentifikation von dem einen der Mehrzahl der ent fernten Anschlüsse (151, 153 . . .) aus dem Bereich der geogra phischen Überdeckungsbereiche, der sich überlappt;
Empfangen der Nachricht einschließlich der empfangenen Stationsidentifikation durch eine zweite (103) der wenig stens zwei festen Stationen;
Sperren von Sendungen an die zweite (103) der wenigstens zwei festen Stationen in Antwort auf den Empfang dieser Nachricht;
Bestimmen in dieser zweiten (103) der wenigstens zwei festen Stationen, ob die empfangene Stationsidentifikation in der empfangenen Nachricht von einer festen Station stammt, die geographisch von der zweiten der wenigstens zwei Stationen entfernt ist;
Bestimmen der Signalstärke der empfangenen Nachricht in der zweiten (103) der wenigstens zwei Stationen; und
Ermöglichen von Sendungen auf demselben Kanal zu der zweiten (103) der wenigsten zwei festen Stationen, wenn die Signalstärke einen ersten, festgelegten Wert übersteigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich einen Schritt zum Senden einer Darstellung des Signalstärkewerts von der zweiten der wenigstens zwei festen Stationen gibt, wenn der Signalstärkewert einen zwei ten vorgegebenen Wert übersteigt aber nicht den ersten vor gegebenen Wert übersteigt.

3. Verfahren für eine feste Station (101) zum Erhöhen der Benutzung eines gemeinsamen Kanals in digitalen Funkkom munikationssystemen mit wenigstens zwei festen Stationen (101, 103), die jeweils in ein geographisches Funküberdec kungsgebiet auf demselben Duplex-Funkkanal eine Stationsi dentifikation und Nachrichten senden und daraus empfangen, wobei das geographische Funküberdeckungsgebiet einer festen Station (101) wenigstens einen Teil des geographischen Funk überdeckungsgebiets der zweiten Station (103) überlappt, und mit einer Mehrzahl von entfernten Anschlüssen (151, 153 . . .), die in der Lage sind, die Stationsidentifikation und die Nachrichten von wenigstens einer der zwei festen Stationen zu empfangen und Nachrichten zu wenigstens einer der wenig stens zwei Stationen zu senden, wobei das Verfahren für die feste Station durch folgende Verfahrensschritte gekennzeich net ist:
Empfangen in der festen Station einer Nachricht ein schließlich einer Identifikation der empfangenen Station von einem der Mehrzahl der entfernten Anschlüsse von dem Bereich des geographischen Funkbedeckungsgebiete, der sich über lappt;
Senden eines Sperrsignals von der festen Station in Ant wort auf den Empfang dieser Nachricht;
Bestimmen in der festen Station, ob die empfangene Sta tionsidentifikation in der empfangenen Nachricht von einer Station stammt, die geographisch von der festen Station ent fernt ist;
Bestimmen eines Signalstärkewerts der empfangenen Nach richt in der festen Station; und
Senden von der festen Station eines Nicht-Sperrsignals, wenn der Signalstärkewert einen ersten, vorgegebenen Wert übersteigt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich einen Schritt zum Senden einer Darstellung des Signalstärkewerts von der festen Station gibt, wenn der Signalstärkewert einen zweiten vorgegebenen Wert übersteigt aber nicht den ersten vorgegebenen Wert übersteigt.

5. Verfahren zum Ermöglichen des Sendens in einem digi talen Funkkommunikationssystem für einen entfernten Anschluß (151), während die Benutzung eines gemeinsamen Kanals ver bessert wird, wobei das System wenigstens zwei feste Statio nen (101, 103) umfaßt, die jeweils zu entfernten Anschlüssen (151, 153 . . .) in einem geographischen Funküberdeckungsgebiet auf demselben Duplex-Funkkanal eine Stationsidentifikation und Nachrichten senden und von dort empfangen, wobei das geographische Funküberdeckungsgebiet einer festen Station (101) wenigstens einen Teil des geographischen Funküberdec kungsgebiets einer zweiten festen Station (103) überlappt, und wobei die entfernten Anschlüsse (151, 153 . . .) in der Lage sind, die Stationsidentifikationen und Nachrichten von wenigstens einer der wenigstens zwei festen Stationen zu empfangen und dahin zu senden, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
Empfangen der Stationsidentifikation von einer der fe sten Stationen;
Bestimmen einer Signalstärke der empfangenen Nachricht und Stationsidentifikation;
Vergleichen der Signalstärke mit einem ersten, vorgege benen Wert;
Bestimmen in Antwort auf die den ersten, vorgegebenen Wert übersteigende Signalstärke, ob ein Nicht-Sperrsignal von der einen der festen Stationen gesendet wurde; und
Senden einer Nachricht, wenn festgestellt wurde, daß das Nicht-Sperrsignal gesendet wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch fol gende, weitere Verfahrensschritte:
Bestimmen in Antwort auf die Signalstärke, die den er sten, vorgegebenen Wert übersteigt, ob ein eine von der er sten der festen Stationen empfangene Signalstärke darstel lendes Signal von der einen der festen Stationen gesendet wurde;
Erzeugen eines Verhältnisses von dem die Signalstärke darstellenden Signal mit der bestimmten Signalstärke der empfangenen Nachricht;
Vergleich dieses Verhältnisses mit einem zweiten, vorge gebenen Wert; und
Senden einer Nachricht, wenn dieses Verhältnis den zwei ten, vorgegebenen Wert übersteigt.

7. Digitales Funkkommunikationssystem mit verbesserter Benutzung eines gemeinsamen Kanals mit wenigstens zwei fe sten Stationen (101, 103), die jeweils in ein geographisches Funküberdeckungsgebiet auf demselben Duplex-Funkkanal senden und daraus empfangen, wobei das geographische Funküber deckungsgebiet einer (101) festen Station wenigstens einen Teil des geographischen Funküberdeckungsgebiets der zweiten Sta tion (103) überlappt, und mit einer Mehrzahl von entfernten Anschlüssen (151, 153 . . .), die in der Lage sind, von wenig stens einer der wenigstens zwei festen Stationen zu empfan gen und dahin zu senden, wobei das digitale Funkkommunikati onssystem gekennzeichnet ist durch:
eine Vorrichtung zum Senden einer Stationsidentifikation von einer ersten (101) der wenigstens zwei festen Stationen; eine Vorrichtung zum Empfangen der Stationsidentifika tion durch eine der Mehrzahl der entfernten Anschlüsse (151, 153 . . .);
eine Vorrichtung zum Senden einer Nachricht einschließ lich der empfangenen Stationsidentifikation von dem einen der Mehrzahl der entfernten Anschlüsse aus dem Bereich der geographischen Überdeckungsbereiche, der sich überlappt;
eine Vorrichtung zum Empfangen der Nachricht einschließ lich der empfangenen Stationsidentifikation durch eine zweite (103) der wenigstens zwei festen Stationen;
eine Vorrichtung zum Sperren von Sendungen an die zweite (103) der wenigstens zwei festen Stationen in Antwort auf den Empfang dieser Nachricht;
eine Vorrichtung zum Bestimmen in dieser zweiten (103) der wenigstens zwei festen Stationen, ob die empfangene Sta tionsidentifikation in der empfangenen Nachricht von einer festen Station stammt, die geographisch von der zweiten der wenigstens zwei Stationen entfernt ist;
eine Vorrichtung zum Bestimmen der Signalstärke der emp fangenen Nachricht in der zweiten (103) der wenigstens zwei Stationen; und
eine Vorrichtung zum Ermöglichen von Sendungen auf dem selben Kanal zu der zweiten (103) der wenigsten zwei festen Stationen, wenn die Signalstärke einen ersten, festgelegten Wert übersteigt.

8. Digitales Funkkommunikationssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine Vorrichtung zum Senden einer Darstellung des Signalstärkewerts von der zweiten (103) der wenigstens zwei festen Stationen aufweist, wenn der Signalstärkewert einen zweiten vorgegebenen Wert übersteigt aber nicht den ersten vorgegebenen Wert über steigt.

9. Feste (101) Station für ein digitales Funkkommunika tionssystem mit verbesserter Benutzung eines gemeinsamen Ka nals mit wenigstens zwei festen Stationen (101, 103), die jeweils in ein geographisches Funküberdeckungsgebiet auf demselben Duplex-Funkkanal eine Stationsidentifikation und Nachrichten senden und daraus empfangen, wobei das geogra phische Funküberdeckungsgebiet einer festen Station wenig stens einen Teil des geographischen Funküberdeckungsgebiets der zweiten Station überlappt, und mit einer Mehrzahl von entfernten Anschlüssen (151, 153 . . .), die in der Lage sind, die Stationsidentifikation und die Nachrichten von wenig stens einer der zwei festen Stationen zu empfangen und Nach richten zu wenigstens einer der wenigstens zwei Stationen zu senden, wobei die feste Station gekennzeichnet ist durch:
eine Vorrichtung zum Empfangen in der festen Station ei ner Nachricht einschließlich einer Identifikation der emp fangenen Station von einem der Mehrzahl der entfernten An schlüsse von dem Bereich des geographischen Funkbedeckungs gebiete, der sich überlappt;
eine Vorrichtung zum Senden eines Sperrsignals von der festen Station in Antwort auf den Empfang dieser Nachricht:
eine Vorrichtung zum Bestimmen in der festen Station, ob die empfangene Stationsidentifikation in der empfangenen Nachricht von einer Station stammt, die geographisch von der festen Station entfernt ist;
eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Signalstärkewerts der empfangenen Nachricht in der festen Station; und
eine Vorrichtung zum Senden von der festen Station eines Nicht-Sperrsignals, wenn der Signalstärkewert einen ersten, vorgegebenen Wert übersteigt.

10. Feste Station nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß sie zusätzlich eine Vorrichtung zum Senden einer Darstellung des Signalstärkewerts von der festen Station aufweist, wenn der Signalstärkewert einen zweiten vorgegebe nen Wert übersteigt aber nicht den ersten vorgegebenen Wert übersteigt.

11. Entfernter Anschluß (151) für ein digitales Funkkom munikationssystem mit verbesserter Benutzung eines gemeinsa men Kanals, wobei das System wenigstens zwei feste Stationen (101, 103) umfaßt, die jeweils zu entfernten Anschlüssen (151, 153 . . .) in einem geographischen Funküberdeckungsgebiet auf demselben Duplex-Funkkanal eine Stationsidentifikation und Nachrichten senden und von dort empfangen, wobei das geographische Funküberdeckungsgebiet einer festen Station wenigstens einen Teil des geographischen Funküberdeckungsge biets einer zweiten festen Station überlappt, und wobei die entfernten Anschlüsse in der Lage sind, die Stationsidenti fikationen und Nachrichten von wenigstens einer der wenig stens zwei festen Stationen zu empfangen und dahin zu sen den, wobei der entfernte Anschluß gekennzeichnet ist durch:
eine Vorrichtung zum Empfangen der Stationsidentifika tion von einer der festen Stationen;
eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Signalstärke der empfangenen Nachricht und Stationsidentifikation;
eine Vorrichtung zum Vergleichen der Signalstärke mit einem ersten, vorgegebenen Wert;
eine Vorrichtung zum Bestimmen in Antwort auf die den ersten, vorgegebenen Wert übersteigende Signalstärke, ob ein Nicht-Sperrsignal von der einen der festen Stationen gesen det wurde; und
eine Vorrichtung zum Senden einer Nachricht, wenn fest gestellt wurde, daß das Nicht-Sperrsignal gesendet wurde.

12. Entfernter Anschluß (151) nach Anspruch 11, weiter hin gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung zum Bestimmen in Antwort auf die Si gnalstärke, die den ersten, vorgegebenen Wert übersteigt, ob ein eine von der ersten der festen Stationen empfangene Si gnalstärke darstellendes Signal von der einen der festen Stationen gesendet wurde;
eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Verhältnisses von dem die Signalstärke darstellenden Signal mit der bestimmten Signalstärke der empfangenen Nachricht;
eine Vorrichtung zum Vergleich dieses Verhältnisses mit einem zweiten, vorgegebenen Wert; und
eine Vorrichtung zum Senden einer Nachricht, wenn dieses Verhältnis den zweiten, vorgegebenen Wert übersteigt.