DE4319694A1 - Verfahren zur Verbesserung der Versorgung von Mobiltelefonen in Mobilfunksystemen - Google Patents

Description

In Mobilfunksystemen ist der Effekt von Schwunder­ scheinungen bekannt. Er rührt her von der Überlagerung von Funkwellen, die die Empfangsantenne über unter­ schiedliche Ausbreitungswege erreichen, wie z. B. sowohl auf dem direkten Weg der Sichtverbindung als auch über in der Regel mehrere Reflektoren, wie Häuser, Berge, Fahrzeuge oder andere Objekte, deren Abmessungen groß gegenüber der Wellenlänge der Trägerfrequenz sind. Wenn diese Signalanteile vergleichbare Einzelpegel aufweisen, kommt es, je nach Empfangsort, zu starken Schwankungen des Empfangspegels, bis hin zur Auslöschung, also der gegenseitigen Aufhebung der einzelnen Anteile. Die bei der Bewegung durch ein solches Funkfeld gemesse­ ne Verteilung der Pegel wird in der Regel gut durch die sogenannte Rayleigh-Verteilung angenähert, daher wird dieser Effekt häufig auch als Rayleigh-Schwund oder Rayleigh-Fading bezeichnet.

Diese im Mobilfunk unvermeidlichen Fading-Effekte wirken sich auf mehrere Weisen nachteilig aus. Bei Einbrüchen der Feldstärke unter einen bestimmten Wert kann keine erfolgreiche Übertragung von Sprache oder anderen Nutz­ daten mehr stattfinden. Bei Bewegung des Teilnehmer­ gerätes durch das örtliche Wellenfeld wechseln sich Situationen mit hoher Feldstärke, also guter Übertragungs­ qualität, mit solch geringer Feldstärke, d. h. geringer Qualität mit starken Störungen, ab. Wenn die mittlere Empfangsfeldstärke hoch genug ist, sind solche Einbrüche jedoch nur von kurzer Dauer und machen sich im subjek­ tiven Spracheindruck nicht störend bemerkbar. Daher werden Mobilfunknetze mit einer entsprechenden Reserve in der Funkversorgung dimensioniert.

Eine solche Leistungsreserve ist aber nur von begrenzter Wirkung für Handgeräte (handhelds), die bei geringen Geschwindigkeiten oder stationär betrieben werden. Sie befinden sich nach wie vor mit einer gewissen Wahr­ scheinlichkeit für längere Zeit in sogenannten Fading- Löchern, in denen Telefonieren nicht oder nur schlecht möglich ist. Daher findet sich in Bedienungsanleitungen häufig der Hinweis, der Benutzer möge sich in solchen Situationen einige Schritte bewegen, um einen Punkt mit besserer Versorgung zu finden. Neben der Unbequem­ lichkeit ist dies allerdings keine wirkliche Abhilfe, denn das Wellenfeld ist nicht nur örtlich, sondern auch zeitlich veränderlich, beispielsweise durch sich bewegende Reflektoren. Daher kann sich nach kurzer Zeit der gleiche Effekt wieder einstellen.

In modernen Mobilfunksystemen wird von den Teilnehmer­ geräten auch im betriebsbereiten Zustand ("stand-by- mode" oder "idle-modell), also wenn kein Gespräch geführt wird, der Pegel der gegenwärtig am besten versorgenden Station als auch der Nachbarstation gemessen, um sich jeweils der besten Station zuordnen zu können. Dieser Prozeß findet, vom Teilnehmer unbemerkbar, auch während einer Verbindung statt. Damit wird der "Weiterreichen" oder "handover" genannte Vorgang der Umschaltung einer Verbindung von einer Feststation zu einer anderen Fest­ station durch die Vermittlungseinrichtungen des Mobil­ funksystems unterstützt. Auf diese Weise soll sicher­ gestellt werden, daß die Verbindung immer über die beste Feststation geführt wird. Dieser Vorgang ist erforderlich, damit bei schnell bewegten Geräte, z. B. Autotelefonen, die Verbindung nicht abbricht beim Wechsel zwischen Funkzonen.

Durch das beschriebene Fading kommt es allerdings wegen der Pegelschwankungen bei tragbaren Geräten im stationä­ ren Betrieb zu Fehlzuordnungen und unerwünschten Ver­ bindungsumschaltungen. Bei der zunehmenden Verbreitung kleiner und leichter Taschentelefone wird dieser Effekt immer mehr zu einem Problem in modernen Netzen.

Es wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um diesen Effekt zu reduzieren. Dazu gehören

• - adaptive Leistungsregelung
• - Interleaving und Kanalcodierung
• - Diversityempfang
• - adaptive Entzerrung
• - Bandspreiz-Übertragung
• - Frequenzsprung-Verfahren.

Diese Verfahren sind zumindest als Optionen in dem neuen GSM-Standard für digitale Mobilkommunikations­ systeme enthalten und werden nachfolgend kurz darge­ stellt. Dabei zeigt sich, daß alle diese Methoden das beschriebene Problem für Handtelefone, die stationär oder bei niedrigen Geschwindigkeiten benutzt werden, nicht adäquat zu lösen vermögen.

Die adaptive Regelung der Sendeleistung erlaubt die Abschwächung der tatsächlichen Sendeleistung gegenüber der maximalen Leistung um bis zu 30 dB in 2 dB-Stufen und in zeitlichen Abständen von etwa 0.5 Sekunden. Bei reduzierter Sendeleistung kann bei Auftreten eines Fading-Einbruchs die Leistung wieder heraufgesetzt werden. Zum Ausregeln der Fading-Schwankungen ist dieser Prozeß aber zu langsam.

Durch Bit- und Blockverschachtelung (interleaving) werden die bei der Funkübertragung aufgrund von Fading gebündelt auftretenden Übertragungsfehler im Empfänger zeitlich gespreizt und damit gleichmäßig verteilt, so daß diese Fehler durch die Kanalcodierung erkannt und korrigiert werden können. Dies setzt allerdings voraus, daß erstens die Bitfehlerrate im Mittel relativ gering ist, und zweitens die Dauer eines Fading-Ein­ bruchs nicht zu lang ist. Dauert die Störung beispiels­ weise länger als ca. 10 ms, so können die Fehler in der Regel nicht mehr korrigiert werden.

Eine weitere Maßnahme zur Reduzierung des Fading- Effekts besteht im Diversityempfang, bei dem von zwei oder mehr unabhängigen Antennen Signale empfangen, getrennt verarbeitet und anschließend zu einem Gesamtsignal kombiniert werden. Der erforderliche Abstand der Antennen und der zusätzliche Aufwand erschweren den Einsatz von Diversity in Taschentelefonen.

Durch adaptive Entzerrung können Signalanteile, die den Empfänger über unterschiedliche Ausbreitungswege erreichen, zeitlich aufgelöst und damit die Empfangs­ qualität verbessert werden. Beim GSM-System können Mehrwege mit einer Umweglänge von zwischen etwa 900 Metern bis zu etwa 4.8 km ausgenutzt werden. Längere Umwege wirken wie Störsignale, während kürzere Umwege nach wie vor zum Fading beitragen, wie sie gerade in mit Kleinzellen versorgten Stadtgebieten, dem wichtigsten Einsatzgebiet von Taschentelefonen, besonders häufig sind. Hier ist also die adaptive Entzerrung nur wenig zur Reduzierung von Fading wirksam.

Das langsame Frequenzsprung-Verfahren (slow frequency hopping) bewirkt, daß während einer Verbindung im Sender und im Empfänger zwischen verschiedenen Trägerfrequenzen nach einem festgelegten Schema umgeschaltet wird. Weil bei gleicher Sendeleistung auf jeder Trägerfrequenz durch Fading unterschiedliche Momentanpegel vorliegen, wird dadurch erreicht, daß eine Verbindung immer nur kurzzeitig von einem Fading-Einbruch auf einer Frequenz betroffen ist. Auf diese Weise wird die Wirksamkeit von interleaving und Kanalcodierung bei niedrigen Geschwindigkeiten unterstützt, obwohl das Frequenz­ sprungverfahren selbst die mittlere Fehlerrate bei der Übertragung nicht ändert. Nachteilig ist hierbei aber der Bedarf an Frequenzen und der hohe Realisie­ rungsaufwand in den Feststationen. Außerdem ist fest­ zuhalten, daß dieses Verfahren nur während der Ver­ bindung wirkt, nicht aber während des Verbindungsauf­ baus und anderer Signalisierung oder bei den Pegel­ messungen für die Funkzonenzuordnung bzw. die Verbindungs­ umschaltungen, da auf den hierfür benutzten Frequenzen kein frequency hopping angewendet wird.

Die Zusammenhänge zwischen diesen Verfahren und Ergeb­ nisse sind z. B. in W. Koch, J. Petersen; Diversity und Frequenzsprungverfahren im D-Ntz; PKI Techn. Mitt.2/1990, S. 13-19 und in A. Baier, G. Heinrich, U. Wellens; Adaptive Entzerrung in digitalen TDMA- Mobilfunksystemen; PKI Techn. Mitt. 1/1989, S. 75-82 ausführlich dargestellt.

Nachfolgend sind Verfahren und Einrichtungen angegeben, welche die beschriebenen Auswirkungen von Fading bei Taschentelefonen weitgehend beseitigen ohne Zusatzauf­ wand in diesen Geräten. Damit wird die Übertragungs­ qualität verbessert und zudem die Gefahr von Fehlzu­ ordnungen und überflüssigen Verbindungsumschaltungen vermieden. Die nach dem GSM-Standard grundsätzlich in jedem Gerät realisierten Verfahren des Interleaving und der Kanalcodierung sowie der adaptiven Entzerrung werden hierdurch optimal auch bei geringen Geschwindig­ keiten und bei Kleinzellen zur Wirkung gebracht. Auf das aufwendige Frequenzsprung-Verfahren (optional im GSM-Standard) kann damit verzichtet werden.

Es wird ausgegangen von einer Funkzelle, die durch eine Feststation (BTS), welche die Sender und Empfänger für die in der Zelle benutzten Kanäle beinhaltet, versorgt wird. Dabei kann es sich um eine mit einer Richtantenne vom Rand her versorgte Sektorzelle oder um eine durch eine rundstrahlende Antenne von der Mitte versorgte Zelle handeln.

Nach einem ersten Verfahren wird im Bereich der Zelle mindestens eine weitere Einrichtung (Y) angeordnet, dadurch gekennzeichnet, daß diese mindestens einen Teil der Zelle mit denselben Kanälen versorgt wie die BTS, wobei die Trägerfrequenzen dieser Kanäle einen bestimmten Frequenzversatz (frequency offset) gegen die BTS aufweisen. Diese Frequenzablage kann fest oder zeitlich variabel sein.

Der Frequenzversatz sollte zwischen 0.05 und 0,2 ppm (parts per million) von der Trägerfrequenz der BTS betragen, also bei einem 900 MHz-System zwischen etwa 45 und 180 Hz liegen, d. h. in der Größenordnung der geschwindigkeitsabhängigen Dopplerfrequenz bei bewegten Mobilstationen.

Die Wirkungsweise des Verfahrens besteht darin, daß sich am Ort des Empfängers bei der Überlagerung der von der BTS und der Einrichtung (Y) gesendeten hoch­ frequenten Signale ein im Rhythmus der Frequenzablage (das ist die Differenz zwischen der Trägerfrequenz der BTS und der Trägerfrequenz der weiteren Einrichtung) zeitlich veränderlicher Empfangspegel ergibt. Das be­ deutet, daß auch ohne Bewegung der Mobilstation Fading­ einbrüche nur von kurzer Dauer sind und deren Einfluß durch die Maßnahmen des interleaving und der Kanal­ codierung beseitigt werden können, ähnlich wie dies bei schnell bewegten Mobilstationen oder bei Anwendung des Frequenzsprung-Verfahrens der Fall ist.

Das Prinzip der Erfindung geht hierbei von Folgendem aus:

Bei einer feststehenden (momentan nicht bewegten) Mobil­ station und einer einzigen in der Funkzelle vorhandenen Feststation BTS kann es vorkommen, daß am Ort der Mobil­ station ein "Fadingloch" (Feldstärke-Einbruch) ist, welches über einen längeren Zeitraum besteht.

Um ein solches Fadingloch zu vermeiden, oder um mindestens die Zeitdauer des Bestehens des Fadingloches abzukürzen, werden zwei geringfügig unterschiedliche Trägerfrequenzen von mindestens zwei in der Funkzelle angeordneten Fest­ stationen zur Mobilstation gesendet. Durch die Über­ lagerung der Trägerfrequenz der einen Feststation mit der geringfügig davon abweichenden Trägerfrequenz der zweiten Feststation kommt es zu einer Interferenz, der beiden Trägerfrequenzen, welche dieselbe Information tragen, so daß die Feldstärke im Fadingloch anfängt, mit der Differenz der beiden Trägerfrequenzen zu schwanken. Anstelle des vorherigen (totalen) Feldstärke-Einbruchs verändert sich jetzt die Feldstärke im Rhythmus der Differenz der beiden Trägerfrequenzen, so daß damit auch höhere Feldstärke-Amplituden im Fadingloch entstehen, die den Empfang auf Seiten der Mobilstation plötzlich wieder ermöglichen.

Aufgrund dieser nur noch kurzzeitig bestehenden Feld­ stärke-Einbrüche im Fadingloch ist es nun möglich, die in der Beschreibungseinleitung erwähnten Ent­ zerrungs- und Korrekturmaßnahmen anzuwenden, weil erfindungsgemäß die Feldstärke im Fadingloch sozu­ sagen zum Schwingen angeregt wird. Es kann nach dem Bit-Interleaving- oder Block-Interleaving-Verfahren eine Kanalcodierung durchgeführt werden. Es können somit sämtliche Korrekturverfahren auch im Fadingloch angewendet werden, dort wo normalerweise diese Korrek­ turverfahren wegen Fehlens der Feldstärke überhaupt nicht funktionieren.

Nach dem zweiten Verfahren wird im Bereich der Zelle mindestens eine weitere Einrichtung (Z) angeordnet, dadurch gekennzeichnet, daß diese mindestens einen Teil der Zelle mit denselben Kanälen versorgt wie die BTS, wobei die Aussendungen der Einrichtung (Z) auf jedem Kanal zeitversetzt gegenüber denjenigen der BTS erfolgen derart, daß die beiden Signale den Empfänger der Mobilstation innerhalb des Zeitfensters erreichen, welches durch den Entzerrer aufgelöst und ausgenutzt werden kann. Dieser Zeitversatz kann entweder für alle Kanäle einheitlich oder individuell pro Kanal einstell­ bar sein, je nach Größe der Zelle, Entfernung zwischen BTS und (Z), und dem aktuellen Abstand der Mobilstation zur BTS und zu (Z).

Nach den obigen Ausführungen sollte bei einem System nach dem GSM-Standard der zeitliche Versatz, mit dem die Signale den Empfänger der Mobilstation erreichen, zwischen etwa 3 und 16 Mikrosekunden liegen.

Damit wird erreicht, daß, auch ohne Vorhandensein reflexionsbedingter Mehrwegeausbreitung, im Empfänger ein von dem adaptiven Entzerrer ausnutzbares Signal vorliegt. Die Wahrscheinlichkeit, daß gleichzeitig die beiden von der BTS und der Einrichtung (Z) empfan­ genen Signale einem Fadingeinbruch unterliegen, ist entsprechend geringer als bei nur einem Signal.

Beide Verfahren können auch kombiniert werden, d. h. daß eine Einrichtung (X) auf jedem Kanal ein Signal aussendet, welches gegenüber dem Sendesignal der BTS sowohl zeitlich versetzt ist, als auch einen Frequenzversatz aufweist.

Weiterhin können beide Verfahren auch in der Weise kombiniert werden, daß eine Einrichtung (YZ) auf jedem Kanal ein Signal aussendet, welches sich zusammensetzt aus einem ersten Teilsignal, welches die gleiche Zeit­ lage besitzt wie das Signal der BTS, diesem gegenüber aber einen Frequenzversatz aufweist, und einem zweiten Teilsignal, welches gegenüber dem Signal der BTS einen zeitlichen Versatz aufweist, und welches zusätzlich gegenüber dem Signal der BTS einen Frequenzversatz aufweisen kann.

Dabei kann der Frequenzversatz des zweiten Teilsignals in Betrag und Vorzeichen unterschiedlich vom Frequenz­ versatz des ersten Teilsignals sein. Beträgt beispiels­ weise der Versatz des ersten Teilsignals +90 Hz, so kann derjenige des zweiten Teilsignals ebenfalls +90 Hz, oder +63 Hz, oder 0 Hz (kein Versatz), oder -90 Hz betragen.

Im Gegensatz zum Frequenzvorsprung-Verfahren sind die obigen Methoden auch auf den GSM-Signalisierungskanälen (BCCH, CCCH) anwendbar.

In Erweiterung der Verfahren kann der Frequenzversatz auf jedem Kanal individuell eingestellt werden in Ab­ hängigkeit von der im zugehörigen Empfänger der BTS aus dem von der Mobilstation empfangenen Signal er­ mittelten Frequenzablage.

Beispielsweise kann der Frequenzversatz reduziert werden, wenn aufgrund der durch den Dopplereffekt entstehenden und im Empfänger der BTS meßbaren Frequenzablage darauf geschlossen werden kann, daß sich die Mobilstation ausreichend schnell bewegt. Eine weitere Anwendung kann darin bestehen, daß bei sehr schnell sich bewegenden Mobilstationen, z. B. solchen, die in schnellfahrenden Zügen benutzt werden, die Dopplerverschiebung durch einen entsprechend eingestellten Frequenzversatz teil­ weise kompensiert wird, damit die insgesamt resultierende Frequenzablage innerhalb des von der adaptiven Phasennach­ führung in den Empfängern der Mobilstation und der BTS verarbeitbaren Bereichs bleibt. Hierdurch kann ein Anstieg der Bitfehlerrate bei hohen Geschwindigkeiten, wie er in den zitierten Veröffentlichungen berichtet ist, verhindert werden.

In einer zusätzlichen Erweiterung der Verfahren kann der zeitliche Versatz auf jedem Kanal individuell einge­ stellt werden in Abhängigkeit von der im zugehörigen Empfänger in der BTS bei der adaptiven Entzerrung er­ mittelten Impulsantwort des Kanals.

Zur Realisierung der beschriebenen Verfahren gibt es verschiedene Möglichkeiten.

In einer ersten Ausführungsform (U) wird in der BTS das modulierende Signal (Basisbandsignal) ausgekoppelt, gegebenenfalls verzögert, einer aus der Frequenzer­ zeugung der BTS abgeleiteten und um den Frequenzver­ satz verschobenen Trägerfrequenz aufmoduliert und nach Leistungsverstärkung einer Sendeantenne zugeführt.

Diese Ausführungsform eignet sich zur Installation am Standort der BTS, so daß von einer Einrichtung die gesamte von der BTS abgedeckte Zellfläche versorgt werden kann.

In einer zweiten Ausführung (V) werden die besagten Einrichtungen in Form eines Relaissenders (repeater) realisiert. Hierzu wird das von der BTS ausgesendete Signal empfangen, mit einer ersten Mischfrequenz in eine Zwischenfrequenzlage umgesetzt, verstärkt, gegebenen­ falls zeitlich verzögert, und anschließend mit einer zweiten Mischfrequenz, die sich von der ersten Misch­ frequenz um den gewünschten Frequenzversatz unter­ scheidet, in die ursprüngliche Frequenzlage umgesetzt und nach Verstärkung wieder ausgesendet.

Wie bei allen Gleichfrequenz-Relaissendern (on-frequency- repeater) muß bei der Aufstellung dieser Einrichtung auf genügende Entkopplung zwischen der Empfangs- und der Sendeantenne geachtet werden, damit keine Schwing­ neigung einsetzt.

Um diese Gefahr zu vermeiden, kann die Einrichtung in einer dritten Ausführungsform (W) so weitergebildet werden, daß von der BTS das Sendesignal zusätzlich in einem anderen Frequenzbereich, z. B. als Richtfunk­ signal, aussendet, und die Relaisstation dieses Signal empfängt, wie vorstehend beschrieben verarbeitet, und anschließend mit dem definierten Frequenzversatz auf den von der BTS benutzten Frequenzen wieder aussendet.

Die dargestellten Verfahren lassen sich auch zur Ver­ besserung der Übertragungsverhältnisse in der Über­ tragungsrichtung von den Mobilstationen zur Fest­ station anwenden. Dazu können Relaissender dienen, welche die Signale der Mobilstationen empfangen, mit einem Frequenzversatz, einem zeitlichen Versatz, oder einer Kombination dieser Merkmale versehen, und in der Original-Frequenzlage oder über eine Richtfunkverbindung an die BTS übertragen.

Nachfolgend werden einige besondere Anordnungen der Einrichtungen in Funkzellen nach den erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentan­ sprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, ein schließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen darge­ stellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesent­ lich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 zeigt eine von der Mitte her von einer BTS mit einer rundstrahlenden Antenne ausgeleuchtete Funkzelle, wo am Standort der BTS eine weitere Einrichtung E, vorzugsweise in der Ausführung (U) eingerichtet wird, welche näherungsweise das gleiche Gebiet wie die BTS zusätzlich versorgt (Versorgungsgebiet 3).

In Fig. 2 ist eine ebenfalls mittenversorgte Funkzelle 1 dargestellt, innerhalb welcher zwei Einrichtungen (E), z. B. nach der Ausführung (V), angeordnet sind, die jeweils einen bestimmten Teil der Zelle zusätzlich mit überlagerten Versorgungsgebieten 3 versorgen. Dabei kann es sich z. B. um Gebiete handeln, in denen verstärkt mit dem Betrieb von Taschentelefonen gerechnet wird, wie Fußgängerzonen, Sportanlagen, Bahnhöfe, vorstädti­ sche Wohnanlagen, Parks o.a.

Fig. 3 betrifft eine von einer BTS mit einer Richt­ antenne versorgte Sektorzelle 4, die Teil eines aus­ gedehnten Sektorzellennetzes sein kann, an deren der BTS gegenüberliegenden Rand der Zelle eine Einrichtung (E) angeordnet ist, z. B. nach der Ausführung (W), welche von diesem Standort aus mit einer der BTS entgegengesetzten Richtantenne die besagte Sektorzelle (4) mit denselben Kanälen wie die BTS zusätzlich ver­ sorgt, (Sektor-Versorgungsgebiet 5).

Bei dieser Anordnung kann auf den zusätzlichen zeit­ lichen Versatz des Signals verzichtet werden, wenn die Entfernung zwischen BTS und (E) bereits eine ent­ sprechende Verzögerung durch die Laufzeit des Signals zur Folge hat.

Fig. 4 zeigt eine andere von einer BTS mit einer Richt­ antenne vom Rand her versorgte Zelle als Teil eines Funknetzes, bei dem jeweils an Kreuzungspunkten mit benachbarten Zellen Einrichtungen (E), z. B. in der Ausführung (W), angeordnet sind, die ihrerseits mit Sektorantennen die Zelle zusätzlich versorgen. Die Anordnung ist so gewählt, daß an denselben Standorten auch entsprechende Einrichtungen zur zusätzlichen Versorgung der Nachbarzellen untergebracht werden können. Mit der gleichen Begründung wie bei Fig. 3 kann auch hier unter Umständen auf den zusätzlichen zeitlichen Versatz der Sendesignale verzichtet werden.

Die sich bei regelmäßiger Fortsetzung dieser Anordnung ergebende Funknetzstruktur ist in Fig. 5 skizziert. Mit einer solchen Anordnung wird gleichzeitig der Gleichkanal-Interferenzabstand und damit die Wiederhol­ barkeit der Kanäle in der Fläche verbessert, weil die BTS mit geringerer Leistung senden kann.

Fig. 6 stellt eine von der Mitte her durch eine BTS versorgte Zelle dar, an deren Rand mehrere Einrichtungen (E), beispielsweise nach Ausführung (W), angeordnet sind, die ihrerseits mit Richtantennen Teile der Zelle mit denselben Kanälen wie die BTS versorgen.

Auch bei dieser Anordnung können an denselben Standorten Relaissender für die benachbarten Zellen angeordnet werden, und es wird ebenfalls eine bessere Kanalwieder­ holbarkeit ermöglicht.

Bezugszeichenliste

1 Funkzelle
2 erste Feststation (BTS)
3 Versorgungsgebiet der weiteren Einrichtung)
4 Sektorzelle (BTS)
5 Sektorzelle (weitere Einrichtung)
BTS = Feststation
Y = zweite weitere Fest­ station
Z = dritte weitere Fest­ station
X = vierte weitere Fest­ station
U = erste Ausführung
V = zweite Ausführung
W = dritte Ausführung
E = weitere Einrichtung

Claims (20)

1. Verfahren zur Verbesserung der Versorgung von Mobil­ telefonen in zellularen Mobilfunksystemen, wobei in jeder Zelle (1) mindestens eine erste Feststation (BTS) mit mindestens einer Antenne angeordnet ist, welche mindestens den Bereich dieser Zelle (1) mit Funkfrequen­ zen einer Kanalgruppe überstreicht, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Zelle (1) mindestens eine zweite weitere Feststation (Y) angeordnet ist, welche mindestens einen Teil der Zelle (1) mit Funkfrequenzen der gleichen Kanalgruppe wie die der ersten Feststation (BTS) versorgt, und daß die Trägerfrequenzen der Kanäle der Kanalgruppe der zweiten Feststation (Y) um einen bestimmten Frequenzversatz gegenüber den Trägerfrequenzen der Kanäle der Kanalgruppe der ersten Feststation (BTS) abweichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzversatz zeitlich fest einen gleichbleibenden Wert aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzversatz zeitlich variabel ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzversatz zwischen der Trägerfrequenz der ersten und der zweiten Feststation in der Größenordnung der geschwindigkeitsabhängigen Dopplerfrequenz einer bewegten (54-240 km/h) Mobilstation liegt.

5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzversatz zwischen 0,05 und 0,2 ppm (parts per million) von der Trägerfrequenz der ersten Feststation beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feststation (BTS) am Rande einer Sektorzelle (4) angeordnet ist und daß die weitere Feststation (E) der ersten Feststation (BTS) bezüglich der Sektorzelle (4) gegenüberliegend ange­ ordnet ist (Fig. 3).

7. Verfahren zur Verbesserung der Versorgung von Mobil­ telefonen in zellularen Mobilfunksystemen, wobei in jeder Zelle (1) mindestens eine erste Feststation (BTS) mit mindestens einer Antenne angeordnet ist, welche mindestens den Bereich dieser Zelle (1) mit Funkfrequen­ zen einer Kanalgruppe überstreicht, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Zelle (1) mindestens eine weitere Feststation (Z) angeordnet ist, welche mindestens einen Teil der Zelle (1) mit Funkfrequenzen der gleichen Kanalgruppe wie die der ersten Feststation (BTS) versorgt, und daß die Aussendung der weiteren Feststation (Z) gegenüber der Ansendung der ersten Feststation (BTS) phasenverschoben um einen derartigen Zeitversatz erfolgt, daß die beiden Signale den Empfänger der Mobilstation innerhalb eines Zeitfensters erreichen, welches durch einen in der Mobilstation angeordneten Entzerrer aufge­ löst und ausgenutzt wird.

8. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitversatz für alle Kanäle der Kanalgruppe einheit­ lich eingestellt ist.

9. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zeitversatz individuell für jeden einzelnen Kanal der Kanalgruppe eingestellt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Zeitversatz mit dem die Signale der ersten Feststation (BTS) und der weiteren Feststation (Z) den Empfänger der Mobilstation erreichen, im Bereich von etwa zwischen 3 und 16 Mikrosekunden liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 und 7 und einem oder mehreren der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Fest­ station (X) auf jedem Kanal der Kanalgruppe ein Signal aussendet, welches gegenüber dem Sendesignal der ersten Feststation (BTS) sowohl zeitlich versetzt ist, als auch einen Frequenzversatz aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 1 und 7 und einem oder mehreren der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Feststation (YZ) auf jedem Kanal der Kanal­ gruppe ein Signal aussendet, welches sich zusammensetzt aus einem ersten Teilsignal, welches die gleiche Zeit­ lage besitzt wie das Signal der ersten Feststation (BTS), diesem gegenüber aber einen Frequenzversatz aufweist und einem zweiten Teilsignal, welches gegen­ über dem Signal der ersten Feststation (BTS) einen zeitlichen Versatz aufweist und welches zusätzlich gegenüber dem Signal der ersten Feststation (BTS) einen Frequenzversatz aufweist.

13. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Frequenzversatz des zweiten Teilsignals in Betrag und Vorzeichen unterschiedlich vom Frequenz­ versatz des ersten Teilsignals ist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzversatz auf jedem Kanal individuell eingestellt wird in Abhängigkeit von der im zugehörigen Empfänger der ersten Feststation (BTS) aus dem von der Mobilstation empfangenen Signal ermittelten Frequenz­ ablage.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Versatz auf jedem Kanal individuell eingestellt wird in Abhängigkeit von der im zugeordneten Empfanger in der ersten Feststation (BTS) bei der adap­ tiven Entzerrung ermittelten Impulsantwort des Kanals.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Signal der ersten Feststation (BTS) das modulierende Signal (Basisbandsignal) ausgekoppelt, gegebenenfalls verzögert, einer aus der Frequenzerzeu­ gung der ersten Feststation (BTS) abgeleiteten und um den Frequenzversatz verschobenen Trägerfrequenz aufmoduliert und nach Leistungsverstärkung einer Sendeantenne der weiteren Feststation (Y oder Z oder YZ) zugeführt wird.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Feststation (BTS) und der weiteren Feststation (Y oder Z oder YZ) eine Relais-Verbindung besteht, wobei von der weiteren Feststation das von der ersten Feststation (BTS) ausgesendete Signal empfan­ gen wird, mit einer ersten Mischfrequenz in eine Zwischen­ frequenzlage umgesetzt wird, verstärkt wird, gegebenen­ falls zeitlich verzögert wird und anschließend mit einer zweiten Mischfrequenz, die sich von der ersten Mischfrequenz um den gewünschten Frequenzversatz unter­ scheidet, in die ursprüngliche Frequenzlage umgesetzt und nach der Verstärkung von der weiteren Feststation (Y oder Z oder YZ) ausgesendet wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feststation (BTS) ihr Sendesignal zusätzlich in einem anderen Frequenzbereich, z. B. als Richtfunk­ signal, aussendet und die Relaisstation dieses Signal nach der technischen Lehre des Anspruchs 17 verarbeitet und anschließend mit dem definierten Frequenzversatz auf den von der ersten Feststation (BTS) benutzten Frequenzen wieder aussendet.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feststation (BTS) ihre Sektorzelle (4) als Teil eines Funknetzes vom Rand her versorgt und daß die weiteren Feststationen (E) in den Kreuzungs­ punkten mit benachbarten Sektorzellen (4) angeordnet sind (Fig. 4).

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feststation (BTS) ihre Sektorzelle (4) von der Mitte aus versorgt und daß am Rand dieser Sektorzelle (4) die weiteren Feststationen (E) angeordnet sind, die ihrerseits mit Richtantennen Teile der Sektorzelle (4) mit denselben Kanälen wie die erste Feststation (BTS) versorgen.