DE4038810C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von Verfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 3 und 5 und umfaßt ein digitales Funkkommunikationssystem nach Anspruch 7 sowie eine Feststation nach Anspruch 9 und eine entfernte Teilnehmerstation nach Anspruch 11.

Aus der DE-OS 39 08 940 ist ein Funksystem mit mehreren Sende-Empfangsstationen und einer vorgegebenen Anzahl von Verkehrskanälen bekannt, die paarweise einander als Duplex- Kanalpaar fest zugeordnet sind, bekannt, bei dem jede Station die Kanalbelegung an ihrem Standort prüft und ein Kanalpaar für eine Duplex-Funkverbindung zwischen zwei in Verbindungsreichweite befindlichen Stationen als geeignet gilt, wenn in einer Station zumindest einer der Kanäle und in der anderen Station der jeweils andere Kanal frei ist. Als Empfangskanal wird dann ein freier Kanal gewählt, wobei der Sendekanal frei oder belegt sein kann.

Frühere Systeme verwendeten Vielfachzugriff durch Trägererfassung (Carrier Sense Multiple Access, CSMA) und keine Frequenzwiederverwendung. Eine Variante, genannt Vielfachzugriff durch Besetztzeichen (Busy Tone Multiple Access, BTMA), erwies sich als wirkungsvoller. Heutzutage würde man das digitale Äquivalent des BTMA verwenden, wobei man anstelle des Besetztzeichens ein wiederholtes Bit oder ein wiederholtes Feld im Bitstrom überträgt, um den Zugriff zu verhindern, so daß der Besetztzeichenkanal zur Übertragung anderer Daten freigemacht werden kann. Beide Verfahren könnten allgemeiner als Vielfachzugriff durch Besetztsignal (BSMA, Busy Signal Multiple Access) be­ schrieben werden.

In den USA eingerichtete zelluläre Funktelephonsysteme ver­ wenden in Übereinstimmung mit dem EIA- (Electronic Indu­ stries Association) Standard IS-3-D das BSMA und Fre­ quenzwiederverwendung. Jeder Zelle sind mehrere Vorwärtssteuerkanäle zugewiesen, die als Zugriffskanäle bezeichnet werden und in der Funkfrequenz mit Rückwärtssteuer­ kanälen gepaart sind und derart wiederverwendet werden, daß Störungen zwischen Zellen minimiert werden. Sowohl die Teilnehmerstationen (herkömmliche Funktelephone) und die Basisstationen arbeiten im vollen Duplexbetrieb. Wiederholte Bits, B/I-Bits genannt und in der Vorwärtssteuernachricht angeordnet, sorgen für die Besetzt/Frei- (Busy/Idle) An­ zeige.

Im folgenden wird für den Begriff "Teilnehmerstation" der Begriff "Teilnehmer" verwendet.

Der Teilnehmer muß, bevor er einen Zugriffska­ nal wählt, auswählen, welchen aus der Vielzahl er am besten empfängt. Dann bestimmt er seinen B/I-Status; wenn er be­ setzt ist, tritt er in eine zufallsbedingte Zeitsperre ein, um einen erneuten Versuch zu starten; wenn er aber nicht be­ setzt ist, beginnt der Teilnehmer, eine Nachricht auf dem ent­ sprechenden Rückwärtssteuerkanal zu senden. Wenn der Kanal besetzt wird, bevor die ersten 56 Bits dieser Nachricht ge­ sendet sind, muß der Teilnehmer sofort seinen Sender ausschal­ ten. Manchmal empfängt der Rückwärtssteuerkanal in einer ersten Zelle eine Nachricht von einem entfernten Teilnehmer, dessen FM-Empfänger in unerwünschter Weise von einer zweiten Zelle beansprucht wird, die dasselbe Frequenzpaar verwendet. Wenn dies geschieht, wird der Vorwärtssteuerka­ nal der ersten Zelle ihre Besetztanzeige einschalten und kann in der Tat versuchen, um jeden Preis Nachrichten mit dem Teilnehmer auszutauschen, da der Empfänger des Teilnehmers von der zweiten Zelle beansprucht ist und die Protokoll- und Steuervorrichtung letztlich das System schützt. Außerdem verringert dieser Effekt die Kapa­ zität der Signalgeberschaltkreise.

In Motorolas Funkdatenanschlußsystem der MDC-4800-Fami­ lie bieten mehrere Voll-Duplex-Basisstationen, denen alle dasselbe Funkfrequenzpaar zugewiesen ist, einen Dienst für eine Vielzahl von Halb-Duplex-Funkteilnehmern in einem geographisch großen Gebiet. Alle Basisstationen sind mit einem Netzwerksteuerprozessor (NCP), von dem sie ihre Steuerungsanweisungen und gesendeten Datenpakete erhal­ ten und zu dem sie ihre empfangenen Datenpakete (zusammen mit wichtiger Information, wie etwa die Empfangsi­ gnalstärke) und ihre gesamte Statusinformation senden, ver­ bunden und werden von diesem gesteuert. Dieser NCP be­ sitzt zahlreiche Verbindungen mit leitungsgebundenen Teilnehmern und Compu­ tern, wie etwa überlassene Paketnetzwerkverbindungen, Mo­ dems, die mit geleasten, bodengestützten Schaltkreisen ver­ bunden sind, und leitungsgebundene Selbstwähl- und Selbstantwort­ netzwerkmodemschaltkreise. Im Gegensatz zu zellulären Syste­ men sind die Basisstationen so angeordnet, daß sie eine aus­ gedehnte Funkgebietsüberlappung aufweisen. Der NCP steu­ ert die Basisstationen so, daß allgemeine Nachrichten, Rufe und Nachrichten, die von Anschlüssen aus leitungsgebundenen Systemen (Anschlüssen) stammen, und Nachrichten an Teilnehmer zuerst von einer Gruppe von Basisstationen (mit sich nicht überlappen­ der Bedeckung) und dann von einer anderen Gruppe gesendet werden, bis sich der angesprochene Teilnehmer entweder meldet oder das gesamte Dienstgebiet abgefragt worden ist. Im normalen Be­ trieb sendet eine gewisse Anzahl von Basisstationen gleichzeitig, und alle Basisstationen senden 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 Basisstation die Anwesenheit eines Signals über einem vorgegebenen Schwellenwert von einem der Teilnehmer de­ tektiert, zeigt sie den Besetzt-Zustand an. Teilnehmer, die zu senden wünschen, wenn sie den Besetzt-Zustand emp­ fangen, werden eine 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 Teilnehmer oft unnötiger­ weise gesperrt, wenn die Übertragung eines anderen Teilnehmers den Besetztzustand in einigen näheren und manchmal auch entfernten Basisstationen herstellt und dadurch den Betrag der Frequenzwiederverwendung begrenzt.

In digitalen zellularen Funktelephonsystemen wird eine Vielzahl von Frequenzen und ein hohes Maß von Frequenzwiederverwen­ dung erwartet. In einem im US-Patent Nr. 48 76 740 beschrie­ benen Schema wird das Synchronisierungswort (SAT/SYNC ge­ nannt) auch als Mittel zum Übertragen eines begrenzten Maßes an Information über die Basisstation an den Teilnehmer verwendet. Der Teilnehmer 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 anderen SAT/SYNCH-Sequenzen, die in nominalen Wiederverwendungsabständen liegen, beachten den Teilnehmer 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 Funkkommunikationsnetz 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, für ein BSMA-Funkdatenkommunikationssystem mit mehreren Voll-Duplex-Basisstationen, denen dasselbe Funkfrequenz­ paar zugewiesen ist, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das wirkungsvoll in der Basisstation Kombinatio­ nen der empfangenen Signalstärke des sendenden Funkteilnehmers die Bevorzugung dieses Funkteilnehmers für eine Basis­ station und die Signalstärke dieser Basisstation bei dem betreffenden Funk­ teilnehmer dazu benutzt, den Überdeckungsbereich, in dem das Besetztsignal gesendet wird, zu begrenzen und dadurch die Frequenzwiederverwendung zu verbessern.

Es ist eine weitere Aufgabe, ein nach dem Verfahren arbeitendes Funkkommunikationssystem und dessen Komponenten anzugeben.

Diese Aufgaben werden hinsichtlich des Verfahrens durch die in den Ansprüchen 1, 3 und 5 angegebenen Merkmale, hinsichtlich des Funkkommunikationssystems durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Komponenten des Funkkommunikationssystems durch die in den Ansprüchen 9 bzw. 11 angegebenen Merkmale gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

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 Feststation er­ klärt, die von einem entfernten Teilnehmer 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 Teilnehmer in einem Format, das in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, und die Antwort einer entsperrenden, Feststation nach der vorlie­ genden Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm einer Sperrsteuerung einer Basisstation, die für die vorliegende Erfindung anwendbar ist.

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

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm einer Sperrsteuerung und ei­ ner Signalstärkeübertragungssteuerung einer Feststation, 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 Teilnehmer verwendet wird, um eine Tabelle von frisch empfangenen Signalen von Feststationen zu bearbei­ ten.

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm des Verfahrens, das die Senderkodierung eines entfernten Teilnehmers 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 mehrere Feststationen 101, 102, 103, 105, 107 und 109 (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 Funkteilnehmern 151 und 153 (Teilnehmer) über einen ausgedehnten geographischen Bereich zur Verfügung zu stellen. Zum Beispiel können die Stationen 101, 102 und 109 gleichzeitig in einem Intervall senden, während eine an­ dere Gruppe von Stationen während eines anderen Intervalls sendet und wieder andere Gruppen während anderer Intervalle senden. Die Teilnehmer hängen von der Signalstärke oder dem FM-Fangeffekt ab, um eine Gleichkanal-Störung mit gleichzeitig sen­ denden Stationen zu verhindern.

Wenn eine Station sendet und gleichzeitig ein Signal von einem Teilnehmer oberhalb einer vorgegebenen Schwelle K1 (üblicherweise so niedrig eingestellt, wie für eine tole­ rable Bitfehlerrate praktikabel ist) empfängt, stellt die Station den Besetztzustand in ihren ausgehenden Signalen ein, um andere Teilnehmer daran zu hindern, im selben Kanal zu senden und dadurch zu stören. Wenn zum Beispiel die Stationen 101 und 109 beide senden, während das Freizeichen angezeigt wird, und der Teilnehmer 151 sendet, kann die Station 101 ein Si­ gnal vom Teilnehmer 151 mit einer Signalstärkeanzeige (SSSI, Station Signal Strength Indication) von 60 empfangen, und die Station 109 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 Teilnehmer, die diese Sendung über einen weiten Bereich emp­ fangen, werden nur für das Senden gesperrt, so daß der Teilnehmer 151 seine Nachricht ohne Störung vervollständigen kann. Un­ ter bestimmten Bedingungen müßte Station 109 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. Mehrere Stationen 301, 303 . . . 305 sind mit einem Netzsteurungsprozessor 311 ver­ bunden und werden von diesem gesteuert, wobei jede Station einen Mikrocomputer 307 mit einem Mikroprozessor, herkömmlichen Speicher und herkömmliche Peripherieschnittstellen, einen Empfänger 313, einen 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 sendet 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 Teilnehmer gegen Sendung sperren. Ein Teilnehmer darf sen­ den, wenn er keine Station oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts 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 Teilnehmer eine Nachricht sendet, wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt der erste Block der Nachricht nach der Wortsynchronisation, den allgemeinen Teilnehmerinformati­ onsblock (TGIB) 501, die Identifikation der Station, die mit dem stärksten Signal empfangen wird, (TSID) 503 und eine Darstellung 505 der empfangenen Signalstärke der Station (TRSSI). 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 Teilnehmer beweglich sein können, wird jeder Teilnehmer 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 Teilnehmer als Stationsidentifikation (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 Informationsblock (TGIB) sendet.

Fig. 6 zeigt das Flußdiagramm des Sperrsteuerprozesses 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 Schwellenwert 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 Teilnehmern in ihrem Gebiet, Sendungen zu beginnen, selbst wenn die Station noch einen anderen Teilnehmer 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 Teilnehmer im Empfangsgebiet die Erlaub­ nis zum Senden erhalten. In einem alternativen Ausführungs­ beispiel, kann eine Station ein Sperrbit = 1 senden, das alle Teilnehmer im Empfangsgebiet beachten müssen, außer daß jeder Teilnehmer seine empfangene SSSI mit der Stärke, TRSSI, des es tragenden Stationssignals vergleichen kann. Der Teilnehmer 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 Teilnehmer in der Sendesperrentscheidung teilnimmt, nützlich ist. Die Station sendet Nachrichten variabler Länge als eine Reihe von Blöcken 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. Aneinanderhängende 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 Teilnehmer 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 Teilnehmer 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 Mikrocomputersteuerer eines Teilnehmers, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wer­ den kann. Dieser Steuerer ist ähnlich dem, der im US-Pa­ tent Nr. 43 54 252 beschrieben ist. Die Steuererkomponen­ ten umfassen einen Mikroprozessor 911, 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 Steuerer enthalten sind Schaltkreise, die mit der Identi­ fizierung eines bestimmten Teilnehmers, 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 liefert eine genau geregelte Spannungsversorgung an die Systemschaltkreise.

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 bekannter Art 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 Teilnehmer 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 bekannt und wird allgemein bei Funkte­ lephonen für Heimanwendungen eingesetzt. Ebenso ist eine Realzeituhr und ihre Verwendung zum Kennzeichnen von Infor­ mation für die Prozeßsteuerung bekannt (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 Teilnehmer 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 Teilnehmer 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 wenigstens 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 Teilnehmer feststellt, daß er der Adressat der speziellen Nachricht ist, liest er die gesamte Nachricht.

Ein Teilnehmer, 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 Teilnehmer 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 Teilnehmer 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 wenigstens 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 Teilnehmer eine sendende Station viel stärker empfängt als diese Station einen anderen (sendenden) Teilnehmer emp­ fängt, so daß für den Fall, daß der empfangende Teilnehmer senden würde, er die anderen Teilnehmer bei dieser Station überlagern würde.

Claims (12)

1. Verfahren zum Steigern der Ausnutzung eines gemeinsamen Kanals in einem digitalen Funkkommunikationssystem mit wenig­ stens zwei Feststationen, die jeweils in ein geographisches Funkgebiet auf demselben Duplex- Funkkanal senden und daraus empfangen, wobei das geographi­ sche Funkgebiet einer ersten Feststation we­ nigstens einen Teil des geographischen Funkge­ biets der zweiten Feststation überlappt, und mit mehreren entfernten Teilnehmerstationen die in der Lage sind, von wenigstens einer der beiden Feststationen zu empfangen und dahin zu senden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Senden einer individuellen Stationsidentifikation durch jede der Feststationen,
Empfangen der Stationsidentifikationen durch eine der entfernten Teilnehmerstationen,
Senden einer Nachricht einschließlich der empfangenen Stationsidentifikation der am stärksten empfangenen Feststation entfernten Teilnehmerstation aus dem Überlappungsbereich der geogra­ phischen Funkgebiete der beiden Feststationen,
Empfangen der Nachricht einschließlich der empfangenen Stationsidentifikation durch die Feststationen,
Sperren anderer Teilnehmerstationen gegen die Abgabe von Sendungen im selben Kanal an die anderen Feststationen, deren Identifikation von der Teilnehmerstation nicht ausgesendet wird, in Antwort auf den Empfang dieser Nachricht;
Prüfen in den anderen Feststationen, ob die Stationsidentifikation in der empfangenen Nachricht diejenige einer geographisch weit entfernten Feststation ist,
Ermitteln der Signalstärke der empfangenen Nachricht der mit der ersten Feststation kommunizierenden Teilnehmerstation in den anderen Feststationen und
Ermöglichen von Sendungen anderer Teilnehmerstationen auf demselben Kanal zu den anderen Feststationen, wenn die ermittelte Signalstärke geringer als ein erster, vorbestimmter Wert ist und die empfangene Stationsidentifikation als die einer geographisch weit entfernten Feststation ermittelt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feststation eine Darstellung des Signalstärkewerts der von ihr empfangenen Nachricht der Teilnehmerstation aussendet, wenn der Signalstärkewert einen zwei­ ten vorgegebenen Wert, aber nicht den ersten vor­ gegebenen Wert übersteigt.

3. Verfahren zum Steigern der Ausnutzung eines gemeinsamen Kanals in einem digitalen Funkkom­ munikationssystem mit wenigstens zwei Feststationen, die jeweils in ein geographisches Funkgebiet auf demselben Duplex-Funkkanal eine Stationsi­ dentifikation und Nachrichten senden und daraus empfangen, wobei das geographische Funkgebiet der ersten Fest­ station (101) wenigstens einen Teil des geographischen Funk­ gebiets der zweiten Feststation überlappt, und mit mehreren entfernten Teilnehmerstationen, die in der Lage sind, die Stationsidentifikation und die Nachrichten von wenigstens einer der Feststationen zu empfangen und Nachrichten zu wenigstens einer der Feststationen zu senden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Empfangen einer Nachricht in der Feststation von einer der entfernten Teilnehmerstationen aus dem Überlappungsbereich der geographischen Funkgebiete zweier Feststationen einschließlich der Identifikation der von der entfernten Teilnehmerstation empfangenen Feststation,
Senden eines Sperrsignals durch die empfangende Feststation in Ant­ wort auf den Empfang dieser Nachricht,
Prüfen in der Feststation, ob die Sta­ tionsidentifikation in der empfangenen Nachricht diejenige einer geographisch weit entfernten Feststation ist,
Bestimmen eines Signalstärkewerts der empfangenen Nach­ richt in der Feststation, und
Senden eines Nicht-Sperrsignals durch die Feststation wenn der Signalstärkewert einen ersten vorgegebenen Wert nicht übersteigt und die empfangene Stationsidentifikation als die einer geographisch weit entfernten Feststation ermittelt worden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Darstellung des Signalstärkewerts durch die Feststation ausgesendet wird, wenn der Signalstärkewert einen zweiten vorgegebenen Wert, aber nicht den ersten vorgegebenen Wert übersteigt.

5. Verfahren zum Ermöglichen des Sendens für eine entfernte Teilnehmerstation in einem digi­ talen Funkkommunikationssystem, das wenigstens zwei Feststationen umfaßt, die jeweils zu entfernten Teilnehmerstationen in einem geographischen Funkgebiet auf demselben Duplex-Funkkanal eine Stationsidentifikation und Nachrichten senden und von dort empfangen, wobei das geographische Funkgebiet einer Feststation wenigstens einen Teil des geographischen Funk­ gebiets einer zweiten Feststation überlappt und die entfernten Teilnehmerstationen in der Lage sind, die Stationsidentifikationen und Nachrichten von wenigstens einer der Feststationen zu empfangen und dahin zu senden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Empfangen der Nachricht und der Stationsidentifikation von der Teilnehmerstation, die von einer der Feststationen ausgesendet werden,
Ermitteln der Signalstärke der empfangenen Nachricht und Stationsidentifikation,
Vergleichen der Signalstärke mit einem ersten vorgege­ benen Wert,
Prüfen in Abhängigkeit von einer den ersten vorgegebenen Wert übersteigenden Signalstärke, ob ein Nicht-Sperrsignal von der Feststation 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 Schritte, die die entfernte Teilnehmerstation ausführt:
wenn die Signalstärke den er­ sten vorgegebenen Wert übersteigt, wird geprüft ob die erste Feststation ein die empfangene Signalstärke darstel­ lendes Signal gesendet hat,
das Verhältnis des die Signalstärke darstellenden Signals zu der Signalstärke der empfangenen Nachricht wird ermittelt,
dieses Verhältnis wird mit einem zweiten vorge­ gebenen Wert verglichen, und
wenn dieses Verhältnis den zwei­ ten vorgegebenen Wert übersteigt, wird eine Nachricht gesendet.

7. Digitales Funkkommunikationssystem mit verbesserter Ausnutzung eines gemeinsamen Kanals mit wenigstens zwei Feststationen (101, 109), die jeweils in geographische Funkgebiete auf demselben Duplex-Funkkanal senden und daraus empfangen, wobei das geographische Funk­ gebiet der ersten Feststation (101) wenigstens einen Teil des geographischen Funkgebiets der zweiten Feststa­ tion (109) überlappt, und mit mehreren entfernten Teilnehmerstationen (151, 153 . . .), die in der Lage sind, von wenig­ stens einer der zwei Feststationen zu empfan­ gen und dahin zu senden, gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung zum Senden einer Stationsidentifikation von der ersten Feststation (101),
eine Vorrichtung zum Empfangen der Stationsidentifika­ tion in jeder der entfernten Teilnehmerstation (151, 153 . . .),
eine Vorrichtung in jeder entfernten Teilnehmerstation (151, 153, . . .) zum Senden einer Nachricht einschließ­ lich der empfangenen Stationsidentifikation aus dem Überlappungsbereich der geographischen Funkgebiete der beiden Feststationen (101, 109),
eine Vorrichtung in der zweiten Feststation (109) zum Empfangen der Nachricht einschließ­ lich der empfangenen Stationsidentifikation,
eine Vorrichtung in der zweiten Feststation (109) zum Sperren von Sendungen anderer Teilnehmerstationen an die zweite Feststation (109) im selben Kanal in Antwort auf den Empfang dieser Nachricht,
eine Vorrichtung in der zweiten Feststation (109) zum Ermitteln, ob die Sta­ tionsidentifikation in der empfangenen Nachricht diejenige einer geographisch weit entfernten Feststation ist,
eine Vorrichtung zum Ermitteln der Signalstärke der emp­ fangenen Nachricht in der zweiten Feststation (109), und
eine Vorrichtung zum Ermöglichen von Sendungen auf dem­ selben Kanal zu der zweiten Feststation (109), wenn die Signalstärke einen ersten vorgegebenen Wert nicht übersteigt und die Stationsidentifikation als die einer weit entfernten Feststation ermittelt worden ist.

8. Digitales Funkkommunikationssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feststation (109) eine Vorrichtung zum Senden einer Darstellung des Signalstärkewerts der von der Teilnehmerstation (151) ausgesendeten Nachricht aufweist, wenn der Signalstärkewert einen zweiten vorgegebenen Wert aber nicht den ersten vorgegebenen Wert über­ steigt.

9. Feststation für ein digitales Funkkommunika­ tionssystem mit verbesserter Ausnutzung eines gemeinsamen Ka­ nals, das wenigstens zwei Feststationen (101, 109) enthält, die jeweils in geographische Funkgebiete auf demselben Duplex-Funkkanal eine Stationsidentifikation und Nachrichten senden und daraus empfangen, wobei das geogra­ phische Funkgebiet der einen Feststation (101) wenig­ stens einen Teil des geographischen Funkgebiets der anderen Feststation (109) überlappt, und mit mehreren entfernten Teilnehmerstationen (151, 153 . . .), die in der Lage sind, die Stationsidentifikation und die Nachrichten von wenig­ stens einer der zwei Feststationen zu empfangen und Nach­ richten zu wenigstens einer der zwei Feststationen zu senden, gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung zum Empfangen ei­ ner Nachricht von einer der entfernten Teilnehmerstation einschließlich einer Identifikation der von dieser Teilnehmerstation emp­ fangenen Feststation aus dem Überlappungsbereich der geographischen Funk­ gebiete der beiden Feststationen (101, 109),
eine Vorrichtung zum Senden eines Sperrsignals in Antwort auf den Empfang dieser Nachricht,
eine Vorrichtung, die ermittelt, ob die Stationsidentifikation in der empfangenen Nachricht diejenige einer geographisch weit entfernten Feststation ist,
eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Signalstärkewerts der empfangenen Nachricht und
eine Vorrichtung zum Senden eines Nicht-Sperrsignals, wenn der Signalstärkewert einen ersten vorgegebenen Wert nicht übersteigt und die empfangene Stationsidentifikation als die einer weit entfernten Feststation ermittelt worden ist.

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

11. Entfernte Teilnehmerstation (151) für ein digitales Funkkom­ munikationssystem mit verbesserter Ausnutzung eines gemeinsa­ men Kanals, das wenigstens zwei Feststationen (101, 103) umfaßt, die jeweils zu entfernten Teilnehmerstationen (151, 153 . . .) in einem geographischen Funkgebiet auf demselben Duplex-Funkkanal eine Stationsidentifikation, Nachrichten und Steuersignale senden und von dort empfangen, wobei das geographische Funkgebiet der einen Feststation (101) wenigstens einen Teil des geographischen Funkge­ biets einer anderen Feststation überlappt und die entfernten Teilnehmerstationen in der Lage sind, die Stationsidenti­ fikationen und Nachrichten von wenigstens einer der Feststationen zu empfangen und dahin zu sen­ den, gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung zum Empfangen der Stationsidentifika­ tion von einer der Feststationen,
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 Prüfen in Antwort auf die den ersten vorgegebenen Wert übersteigende Signalstärke, ob ein Nicht-Sperrsignal von der empfangenen Feststation gesen­ det wurde, und
eine Vorrichtung zum Senden einer Nachricht, wenn fest­ gestellt wurde, daß das Nicht-Sperrsignal gesendet wurde.

12. Teilnehmerstation (151) nach Anspruch 11, weiter­ hin gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung zum Prüfen in Antwort auf die Si­ gnalstärke, die den ersten vorgegebenen Wert übersteigt, ob von der ersten Feststation ein die von ihr empfangene Si­ gnalstärke darstellendes Signal gesendet wurde,
eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Verhältnisses von dem die Signalstärke darstellenden Signal mit der ermittelten 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.