DE4422490C1 - Anordnung ortsfester Sendestationen eines flächendeckenden Funknetzes sowie ortsfeste Sendestationen und Verfahren zum nachträglichen Verdichten eines bestehenden flächendeckenden Funknetzes - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Anordnung ortsfester Sendestationen eines flächendeckenden Funknetzes mit lückenlos aneinander gereihten Funkgebieten, wobei jedes Funkgebiet etwa in seinem Zentrum je eine über Kabel oder Richtfunk mit einem Funkkonzentrator gekoppelte Sende­ station sowie dezentral eine Mehrzahl weiterer Sendestatio­ nen aufweist, welche die zentrale Sendestation umgeben und mit dieser gekoppelt sind. Weiterhin umfaßt die Erfindung an die Anordnung angepaßte, ortsfeste Sendestationen sowie ein Verfahren zur nachträglichen Verdichtung eines bestehenden, flächendeckenden Funknetzes mit ortsfesten Sendestationen, welche etwa zentral innerhalb ihrer Funkge­ biete angeordnet und über Kabel oder Richtfunk mit Funkkon­ zentratoren gekoppelt sind.

Zum Betrieb von Funktelefonen ist neben der betreffenden Mobilstation ein flächendeckendes Netz ortsfester Sendesta­ tionen erforderlich, um an jedem Ort des versorgten Gebie­ tes einen störungsfreien Funkbetrieb zu gewährleisten.

Um einer Vielzahl voneinander unabhängiger Funkteilnehmer den gleichzeitigen Betrieb ihres Telefons zu ermöglichen, ist das Betreibergebiet in eine Vielzahl einzelner Funkzo­ nen unterteilt, denen jeweils eine eigene, ortsfeste Sende­ station zugeordnet ist. Indem aneinandergrenzenden Funk­ zonen unterschiedliche Frequenzen zugewiesen sind, läßt sich eine für ein Funktelefon erkennbare Zuordnung zu je einer ortsfesten Sendestation bewerkstelligen. Wenn sich das Funktelefon auf eine spezielle Frequenz der aktuellen Funkzonen einstellt, ist die Funkkommunikation zu genau ei­ ner ortsfesten Sendestation gerichtet, von wo das Gespräch zu einem Funkkonzentrator weitergeleitet wird. Indem ein und dieselbe Sendefrequenz mehreren Funkzonen zugeordnet werden kann, die einen relativ großen Abstand voneinander aufweisen, lassen sich mit einer begrenzten Anzahl von Sen­ defrequenzen eine sehr große Anzahl von Gesprächen gleich­ zeitig übertragen.

Vernachlässigt man die durch Geländeunebenheiten, etc. ver­ ursachten Störungen, so setzt sich ein Funknetz aus einer Vielzahl in einer bestimmten Struktur angeordneter, ortsfe­ ster Sendestationen zusammen, deren gegenseitiger Abstand durch die von der Sendeleistung abhängige Reichweite be­ stimmt ist. Dagegen ist die räumliche Aufeinanderfolge un­ terschiedlicher Sendefrequenzen einerseits so gestaltet, daß jeweils benachbarten, ortsfesten Sendestationen unter­ schiedliche Frequenzen zugeteilt sind und darüber hinaus ein Mindestabstand bei ortsfesten Sendestationen eingehal­ ten ist, welche die selben Sendefrequenzen benutzen, um In­ terferenzen mit Sicherheit ausschließen zu können.

Aus diesen Randbedingungen ergeben sich bestimmte Struktu­ ren, welche sich zu einem flächendeckenden Gitter aneinan­ derreihen. Bei der Festlegung der Grundstruktur eines sol­ chen Funknetzes gilt es, folgende Parameter zu optimieren:

Einerseits sollte die Anzahl der Funkzonen möglichst groß sein, ohne die Anzahl der ortsfesten Sendestationen zu er­ höhen. Durch eine große Anzahl von Funkzonen läßt sich eine große Anzahl von Gesprächen gleichzeitig übertragen. Andererseits verursacht jede herkömmliche, ortsfeste Sende­ station hohe Investitionskosten, welche das Funknetz erheb­ lich verteuern. Hier ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, an jeder ortsfesten Sendestation anstelle einer ungerichteten Antenne drei gerichtete Antennen vorzusehen, welche jeweils einen Abstrahl- bzw. Empfangswinkel von etwa 120° abdecken, so daß die Anzahl der Funkzonen sich ver­ dreifachen läßt. Eine solche Verfahrensweise erfordert je­ doch einen stark erhöhten Antennen- und Einrich­ tungsaufwand.

Weiterhin läßt sich die zu bewältigende Teilnehmerkapazität dadurch erhöhen, daß die Anzahl der Kanäle pro Funkzone er­ höht wird. Denn je mehr Kanäle in einer Funkzone vorhanden sind, desto mehr Teilnehmer können aus dieser Funkzone gleichzeitig telefonieren. Andererseits soll aber die Gesamtanzahl der Frequenzen nicht erhöht werden, da die zur Verfügung stehenden Sendefrequenzen aufgrund einer Vielzahl anderer Nachrichtenübertragungssysteme limitiert sind.

Zur Realisierung hoher Kanalzahlen pro Funkzone müssen die Frequenzen in möglichst geringem Abstand wiederholt werden können. Um dieser Forderung gerecht zu werden, verwendet man gem. dem Stand der Technik ein hexagonales Gitter, bei dem die ortsfesten Sendestationen in zueinander parallelen Zeilen angeordnet sind, wobei die Sendestationen benachbar­ ter Zeilen um jeweils einen halben Abstand in Zeilenrich­ tung gegeneinander versetzt sind. Hierbei haben die zuge­ ordneten Funkzonen eine hexagonale Form, die sich sodann zu einem Netz ähnlich einer Vielzahl lückenlos aneinandergren­ zender Bienenwaben ergänzen. In manchen Anwendungsfällen sind diese Grundflächen durch eine oben beschriebene Sektorisierung der Antennen weiter unterteilt. Bei der he­ xagonalen Struktur setzt sich ein elementares System aus sieben ortsfesten Sendestationen zusammen, die jeweils un­ terschiedliche Sendefrequenzen benötigen, da jede Funkzone an sechs weitere Funkzonen angrenzt.

Bei Verwendung derartiger, aus dem Stand der Technik be­ kannter Gitterstrukturen der ortsfesten Sendestationen ei­ nes flächendeckendes Funknetzes lassen sich die beiden, oben genannten Optimierungskriterien, nämlich das Produkt aus Funkzonenfläche und Anzahl der kostenintensiven, weil mit einem Funkkonzentrator gekoppelten Feststationen sowie das Verhältnis der Kanalanzahl pro Funkgebiet zur Gesamt­ zahl der Sendefrequenzen nicht verändern. Zwar kann die Fläche pro Funkzone durch Reduzierung der Sendeleistung re­ duziert werden, was jedoch gleichzeitig eine Erhöhung der Anzahl der Feststationen bedeutet. Da andererseits die Min­ destanzahl der Funkzonen mit voneinander unterschiedlichen Sendefrequenzen vorgegeben ist (bspw. Siebenerstruktur), läßt sich die Anzahl der Kanäle pro Funkgebiet nur dadurch erhöhen, daß die Anzahl der Frequenzen insgesamt erhöht wird.

Auch der von der EP 0 536 864 A2 eingeschlagene Weg bringt im Endeffekt keine Verbesserung hinsichtlich dieser Optimie­ rungskriterien. Zwar verwendet diese vorbekannte Anordnung nicht die weit verbreitete Frequenz-Multiplextechnik, son­ dern statt dessen eine Zeitmultiplextechnik, wobei insgesamt nur ein Frequenzband verwendet wird und jedem Kanal ein Zeitschlitz in einem periodischen Zeitraster zugewiesen ist. Unabhängig davon, ob die zu übertragenden Sprach­ signale zeitdiskret abgetastet und/oder komprimiert werden, ist mit einer feineren Aufteilung des Sendesignals in eine größere Anzahl von unterschiedlichen Kanälen entsprechenden Zeitschlitzen eine Erhöhung der zu übertragenden Informa­ tion und damit eine Verbreiterung des notwendigen Frequenz­ bandes verbunden. Dies bedeutet, daß auch bei der Zeitmultiplextechnik die Anzahl der benötigten Kanäle direkt mit der Breite des benötigten Frequenzbandes ver­ knüpft ist, so daß bei diesem Verfahren sich das obige Optimierungskriterium dahingehend modifiziert, die Anzahl der Kanäle pro Funkgebiet zu erhöhen, ohne die Anzahl der betreffenden Zeitschlitze herauf zusetzen.

Die EP 0 536 864 A2 verwendet außerdem die oben beschriebene, hexagonale oder bienenwabenartige Funkzonenstruktur, wobei also insgesamt sieben Zeitschlitze notwendig sind, um flächendeckend nur jeweils einen Sendekanal zur Verfügung zu stellen. Bei Erhöhung der Kanalzahl pro Funkgebiet müßte auch die Anzahl der betreffenden Zeitschlitze erhöht wer­ den. Insofern bringt diese Druckschrift keinerlei Vorteile gegenüber dem oben erwähnten Stand der Technik, auch wenn bei dieser vorgesehen ist, daß die Kommunikation in hierar­ chischer Form stattfindet, d. h. jeweils sechs ringförmig um eine mittige Sendestation angeordnete, ortsfeste Stationen, kommunizieren mit dieser mittigen Station, die die betref­ fenden Gespräche sodann zu einem Funkkonzentrator weiter­ leitet. Da jede mittige Sendestation somit mindestens mit den sechs, sie umgebenden Sendestationen sowie mit dem Funkkonzentrator in Verbindung steht, der wiederum insge­ samt sieben derartige Wabenstrukturen bedient, und da kei­ nerlei Richtfunkverbindung vorgesehen ist, muß die Gesamt­ breite des von einem derartigen Funknetz benötigten Fre­ quenzbandes noch einmal mindestens mit dem Faktor 7 multi­ pliziert werden, so daß die Reduzierung des Hardware-Auf­ wandes infolge der hierarchischen Struktur in der Praxis mit einer Verbreiterung des von dem Funknetz benötigten Frequenzbandes einhergeht.

Auch die DE-OS 32 11 979 offenbart ein Mobilfunksystem mit einer bienenwabenartigen Struktur der einzelnen Funkzellen. Hier ist zur Verringerung des Aufwandes hinsichtlich der mit einem Funkkonzentrator gekoppelten Feststationen vorge­ sehen, daß die Funkzellen jeweils einen relativ großen Radius aufweisen, und daß in Bereichen mit hohem Kommunika­ tionsbedarf, bspw. entlang von Autobahnen und Schnellstra­ ßen, ein lokales, sekundäres Funknetz installiert wird, dessen Funkradien vorzugsweise kleiner sind als die des primären Funknetzes. Hierbei haben die ortsfesten Sendesta­ tionen des sekundären Funknetzes keinerlei bevorzugte Aus­ richtung gegenüber den Sendestationen des primären Funknet­ zes, sondern reihen sich bspw. entlang von Autobahnen aneinander. Infolge des unregelmäßigen Zusammentreffens von primären und sekundären Funkzonen ist es nicht möglich, eine frequenzmäßig günstige Anordnung zu finden. Daher wird insgesamt eine große Anzahl von Sendefrequenzen benötigt, damit die teilweise aneinander grenzenden, teilweise einan­ der überlappenden Funkzellen sich nicht gegenseitig stören. Da außerdem die Sendestationen sowohl des primären als auch des sekundären Funknetzes jeweils direkt mit einem Funkkonzentrator gekoppelt sind, ergibt sich insgesamt ge­ sehen kaum eine Reduzierung des Hardware-Aufwandes, so daß die Vorerfindung zwar eine bessere Anpassung des Funknetzes an dem räumlich variierenden Kommunikationsbedarf leistet, insgesamt jedoch weder die Installationskosten noch den Frequenzbedarf reduziert.

Zwar wurde dieser Nachteil der DE-OS 32 11 979 inzwischen erkannt, und so schlägt bspw. die DE-OS 35 28 974 vor, zur Verdichtung eines bestehenden Funknetzes die zusätzlichen Sendestationen an geometrisch vorgegebenen Punkten anzuord­ nen, nämlich jeweils in dem Mittelpunkt zwischen den drei nächstgelegenen, primären Sendestationen, so daß sich nun ein wiederum hexagonales Raster mit der verdreifachten An­ zahl von Sendestationen ergibt. Da die Siebenerstruktur so­ mit in einem verkleinerten Maßstab wiederholt wird, wird die Anzahl der benötigten Sendefrequenzen bei diesem Ver­ fahren nicht erhöht. Da jedoch sowohl die primären als auch die sekundären Sendestationen jeweils mit einem Funkkonzen­ trator kommunizieren, läßt sich die Verdichtung auch bei dieser Anordnung nur durch eine Verdreifachung der Investi­ tionskosten zumindest in den Gebieten mit erhöhtem Kommuni­ kationsbedarf erreichen.

Auch die Anordnung der Sendestationen gemäß der DE-PS 28 06 178 schafft keine prinzipielle Verbesserung hinsichtlich des obigen Optimierungskriteriums. Auch diese Anordnung geht von der bienenwabenartigen Netzstruktur aus, wobei in jeder, etwa hexagonalen Funkzelle eine mittige Antenne an­ geordnet ist. Hier wird jedoch jeweils eine Sektorantenne verwendet, welche die betreffende Funkzelle in insgesamt sechs Funkzonen mit jeweils unterschiedlichen Sendefrequen­ zen unterteilt. Indem diejenigen Sektoren unterschiedlicher Sektorantennen, in denen sich dieselben Sendefrequenzen wiederholen, in derselben geometrischen Raumrichtung ange­ ordnet sind, lassen sich die Sendefrequenzen ohne Gleichka­ nalstörungen in kürzeren Abständen wiederholen, so daß be­ züglich der hexagonalen Struktur bereits in jeder zweiten Bienenwabenreihe wieder dieselben Sendefrequenzen verwendet werden können. Innerhalb jeder Reihe ist es auch möglich, jeweils zwei Sendefrequenzgruppen abwechselnd zu verwenden. Es ergeben sich somit zwei Bienenwabenreihen mit jeweils zwei unterschiedlichen Frequenzgruppen, wobei jede Fre­ quenzgruppe aus den sechs Frequenzen der sechs unterschied­ lichen Sektoren einer Funkzelle gebildet ist. Auch hier benötigt man demnach mindestens 24 unterschiedliche Fre­ quenzen, um flächendeckend nur jeweils einen Kanal zur Ver­ fügung zu stellen. Hier wird demnach der verminderte In­ stallationsaufwand, der durch die Verwendung von Sektoran­ tennen erzielt wird, durch den erhöhten Frequenzbedarf vollständig kompensiert.

Ähnliches gilt für die DE-PS 41 41 398 wie für die US-PS 4 144 411, wo ebenfalls sektorisierte Antennen verwendet wer­ den. Hier befinden sich die Antennen auf Gitterpunkten eines hexagonalen Funkzellennetzes und senden in die drei angrenzenden Funkzellen hinein. Zur gesamten Ausleuchtung jeder Funkzelle sind aber wiederum drei in deren Ecken an­ geordnete Sendestationen notwendig, so daß die Anzahl der ortsfesten Sendestationen wiederum der Funkzellenanzahl entspricht. Insofern kann auch hier eine Erhöhung der Kanalanzahl pro Funkgebiet ausschließlich durch eine Erhö­ hung der Sendefrequenzen erreicht werden.

Aus diesen Nachteilen bekannter Anordnungen ortsfester Sendestationen eines flächendeckenden Funknetzes ergibt sich das der Erfindung zugrundeliegende Problem. Dieses be­ steht darin, die Grundstruktur des Netzes derart zu verän­ dern und eine Anordnung ortsfester Sendestationen eines flächendeckenden Funknetzes, ortsfeste Sendestationen sowie ein Verfahren zum nachträglichen Verdichten eines bestehenden, flächendeckenden Funknetzes anzugeben, daß ohne Erhöhung der Anzahl der kostenintensiven, mit einem Funkkonzentrator gekoppelten, ortsfesten Sende­ stationen die Anzahl der Funkzonen pro Fläche vergrößert ist und/oder ohne Erhöhung der Gesamtzahl der Frequenzen des Funknetzes die Anzahl der Kanäle pro Funkgebiet herauf­ gesetzt werden kann.

Dieses Problem wird hinsichtlich der Anordnung ortsfester Sendestationen eines flächendeckenden Funknetzes durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der ortsfesten Sendestationen durch die in den Ansprüchen 22 und 29 angegebenen Merkmale sowie für das Verfahren zum nachträglichen Verdichten eines Funknetzes mit den im Anspruch 19 angegebenen Merkmalen gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Vorteil dieser Anordnung ortsfester Sendestationen liegt darin, daß der Versorgungsbereich einer ortsfesten, mit einem Funkkonzentrator gekoppelten Sendestationen durch die dezentralen Sendestationen vergrößert wird, ohne die Sendeleistung der zentralen, an einen Funkkonzentrator gekoppelten Sendestation zu erhöhen. Indem den dezentralen Sendestationen Funkbereiche mit unterschiedlichen Sendefre­ quenzen zugeordnet sind, läßt sich dadurch die Anzahl der Funkzonen pro Flächeneinheit erhöhen, ohne daß die Anzahl der an einen Funkkonzentrator gekoppelten Feststationen heraufgesetzt werden muß. Indem die dezentralen Sendesta­ tionen nicht mit einem Funkkonzentrator, sondern mit einer zentralen Sendestation gekoppelt sind, lassen sie sich sehr einfach und preisgünstig herstellen, wie weiter unten noch ausgeführt werden wird. Durch eine günstige Anordnung der ortsfesten Sendestationen und der dezentralen Sendestatio­ nen wird die Anzahl der benötigten Frequenzen für die Grundversorgung (1 Kanal/Funkzone) verringert (bspw. 2×1 + 4×1), so daß innerhalb einer elementaren Grundzelle (ca. 9fache Fläche einer einzelnen ortsfesten Funkstation) sogar alle Frequenzen benutzt werden können. Damit kann die An­ zahl der Kanäle pro Flächeneinheit erhöht werden. Sofern bspw. ein schachbrettartiges Gitter unter sich identischer Funkgebiete gewählt wird, haben die dezentralen Funkbe­ reiche eine stark verzerrte Gestalt (Ecken eines Quadrats), so daß es günstiger ist, diese Bereiche mittels mehrerer, dezentraler Sendestationen abzudecken. Um dennoch die An­ zahl der notwendigen Sendefrequenzen nicht zu erhöhen, empfiehlt es sich, benachbarten dezentralen Sendestationen die selben Frequenzen zuzuweisen und diese dadurch zu einem gemeinsamen Funkbereich zusammenzufassen. Eventuell auftre­ tende Laufzeitunterschiede lassen sich kompensieren.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß der (die) dezentralen Funkbereich(e) in ihrer Gesamtheit die zentrale(n) Funk­ zone(n) vollständig umgeben. Hierdurch ergibt sich einer­ seits eine Anordnung mit optimaler Versorgungsfläche, die etwa vier- bis zehnmal so groß sein kann wie der ursprüngliche oder zentrale Funkbereich. Somit läßt sich die Anzahl der an einen Funkkonzentrator gekoppelten, orts­ festen Sendestationen um einen entsprechenden Faktor reduzieren. Andererseits wird der zentrale Funkbereich vollständig von den dezentralen Funkbereichen umschlossen, so daß die Sendefrequenzen der zentralen Funkzone(n) be­ reits bei den nächstgelegenen, mit einem Funkkonzentrator gekoppelten Sendestationen wieder verwendet werden können.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß die dezentralen Funk­ bereiche etwa ring- oder ringsektorförmige, durch etwa kreisbogenförmige und/oder polygonale Berandungslinien abgegrenzte Gestalt aufweisen. Die äußeren Funkbereiche bilden in ihrer Gesamtheit einen Ring, der die zentrale(n) Funkzone(n) umschließt, so daß die innere Berandungslinie der dezentralen Funkbereiche im Idealfall die Form eines Kreisbogens aufweist. Andererseits schließt sich an ein erfindungsgemäßes Funkgebiet die Summe der zentralen und dezentralen Funkbereiche einer zentralen, mit einem Funk­ konzentrator gekoppelten Sendestation eine Mehrzahl identi­ scher Funkgebiete an, welche das elementare Funkgebiet bei­ spielsweise in Form eines schachbrettartigen oder wabenar­ tigen Gitters zu einem flächendeckenden Netz vervielfälti­ gen. Die äußeren Berandungslinien der Funkbereiche werden daher näherungsweise aus Geradenabschnitten gebildet. Im Rahmen der Erfindung können sowohl mehrere ringförmige Funkbereiche um die dezentrale(n) Funkzone(n) gruppiert sein und/oder durch unterschiedliche Frequenzzuweisungen einzelner dezentraler Sendestationen innerhalb eines Rings ringsektorförmige Funkbereiche geschaffen sein.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Sendeleistung der Kanaleinheiten für die Flächenversorgung der dezentralen Sendestationen niedriger ist als die Sendeleistung(en) der Kanaleinheiten für die Flächenversorgung der zentrale(n) Funkzone(n). Hierdurch können die Abmessungen der dezentra­ len Sendestationen reduziert werden. Der Strombedarf ist gering und kann unter Umständen von einer nachladbaren Bat­ terie gedeckt werden. Daraus ergeben sich niedrige Herstel­ lungs- und Investitionskosten sowie weniger Probleme bei der Zulassung.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß eine Vielzahl von aus je einer zentralen sowie aus mehreren dezentralen Sendesta­ tionen gebildeten Funkgebieten zu einem flächendeckenden Netz mit etwa rasterartiger und/oder hexagonaler Struktur aneinandergesetzt ist. Mittels derartiger schachbrett- und/oder wabenartiger Gitterstrukturen läßt sich das Ge­ lände lückenlos abdecken.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung liegt darin, daß sich die Sendestationen innerhalb jedes der aneinandergesetzten Funkgebiete an geometrisch etwa übereinstimmenden Relativ­ positionen zueinander befinden. Diese Übereinstimmungen sind auf die identische Grundstruktur jedes einzelnen, je einer mit einem Funkkonzentrator gekoppelten Sendestation zugeordneten Funkgebiets zurückzuführen. In der Praxis wer­ den die Relativpositionen jedoch in gewissen Grenzen schwanken, da einerseits die Geländeform unterschiedlich ist und daher verschiedene Reichweiten der Sendestationen zur Folge hat, andererseits die lokalen, bei der Auswahl eines Standorts für eine dezentrale Sendestation zu be­ achtenden Gegebenheiten eine gewisse Flexibilität der Funk­ planung erforderlich machen.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Frequenzen der Antennen zur Flächenversorgung einander durch ihre geome­ trisch etwa übereinstimmenden Relativpositionen entspre­ chender Sendestationen unterschiedlicher Funkgebiete mit­ einander identisch sind. Indem nicht nur die geometrische Grundstruktur eines Funkgebiets wiederholt wird, sondern darüber hinaus auch die Sendefrequenzen der einzelnen Funk­ bereiche, läßt sich nicht nur die Anzahl der ortsfesten, mit einem Funkkonzentrator gekoppelten Sendestationen, son­ dern auch die Gesamtzahl der Sendefrequenzen auf ein Mini­ mum begrenzen.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß der dezentrale Teil eines Funkgebiets in mehrere, vorzugsweise vier Funkberei­ che mit unterschiedlichen Sendefrequenzen unterteilt ist, wobei jedem Funkbereich etwa konstante Zentrumswinkel be­ züglich der zentralen Sendestation zugeordnet sind. Um eine direkte, frequenzmäßige Vervielfachung eines elementaren Funkgebiets zu ermöglichen, ist zumindest der äußere Ring des Funkgebiets in mehrere, etwa ringsektorförmige Funkbe­ reiche zu unterteilen; so daß beim Aneinandersetzen solcher Funkgebiete niemals zwei Funkbereiche mit identischen Sen­ defrequenzen aneinandergrenzen. Zu diesem Zweck empfiehlt sich bei einem schachbrettartigen Gitter, den äußeren Ring in vier Funkbereiche mit jeweils einem Zentrumswinkel von etwa 90° zu unterteilen, bei einer wabenartigen Gitter­ struktur ist es dagegen sinnvoll, den äußeren Ring in sechs Funkbereichen unterschiedlicher Sendefrequenzen aufzutei­ len, wobei ein Funkbereich etwa einen Zentrumswinkel von 60° bezüglich der zentralen, mit einem Funkkonzentrator gekoppelten Sendestation bedeckt.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Kopplung der de­ zentralen Sendestationen mit der betreffenden, zentralen Sendestation eine drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbindung um­ faßt. Hierdurch wird das Verlegen von Anschlußkabeln über­ flüssig, so daß die Installation einer dezentralen Sende­ station ohne großen Aufwand erfolgen kann. Hierdurch werden die Investitionskosten erheblich gesenkt. Als Punkt-zu-Punkt-Verbindung sind nicht nur Richtfunkverbindungen im eigentlichen Sinn zu verstehen, sondern auch Verbindungen, bei denen die Antenne der zentralen Sendestation nur eine geringe oder gar keine Richtcharakteristik aufweist, um bspw. mehrere Antennen dezentraler Sendestationen eines Funkbereichs gleichzeitig anzusprechen.

Weitere Vorteile lassen sich dadurch erreichen, daß für jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu einer dezentralen Sende­ station an der zentralen Sendestation eine eigene, gerich­ tete Antenne und/oder eine optische Sende- und Empfangsvor­ richtung vorhanden ist. Hier ist jede dezentrale Sendesta­ tion mittels einer eigenen Richtfunk- oder bspw. Laser­ übertragungsstrecke an die zentrale Sendestation ange­ koppelt.

Daneben ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der an der zentralen Sendestation für die Punkt-zu-Punkt-Verbin­ dung zu mehreren dezentralen Sendestationen eine gemeinsame Antenne vorhanden ist. Hierdurch lassen sich Investitions­ kosten sparen.

Darüber hinaus ist es auch möglich, daß die gemeinsame An­ tenne für die Anbindung mehrerer dezentraler Sendestationen identisch mit der Antenne für die Flächenversorgung der zentralen Funkzone ist. Die Mit-Verwendung der Flächenver­ sorgungs-Antenne der zentralen Funkzone(n) stellt die An­ ordnung mit dem geringsten Zusatzaufwand dar.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß die Frequenzen der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sich von den Frequenzen für die Flächenversorgung der zentralen Funkzone (n) unterscheiden.

Durch diese Maßnahme kann ausgeschlossen werden, daß auf­ grund von Interferenzen mit dem Signal für die Flächenver­ sorgung der zentrale(n) Funkzone(n) Störungen auftreten.

Es hat sich als sinnvoll erwiesen, daß die Sendeleistung der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen niedriger ist als die Sen­ deleistung für die Flächenversorgung der zentrale(n) Funk­ zone(n). Bei der Verwendung gerichteter Antennen sowie hochwertiger Empfangseinrichtungen an beiden, miteinander kommunizierenden Sendestationen läßt sich die Sendeleistung reduzieren, um Störungen aufgrund von Überreichweiten aus­ zuschließen. Andererseits kann eine Reduzierung der Sendel­ eistung bei Abstrahlung bspw. über die Antenne für die Flä­ chenversorgung der zentralen Funkzone(n) dazu genutzt wer­ den, einer Mobilstation aufgrund unterschiedlicher Emp­ fangsfeldstärken eine Information zur Verfügung zu stellen, die zur Auswahl des Signals für die Flächenversorgung herangezogen werden kann.

Die Erfindung läßt sich dahin weiterbilden, daß die Fre­ quenzen der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen in einem Richtfunk­ frequenzband oder in einem optischen Frequenzband liegen. Die Wahl derartiger Sendefrequenzen bietet sich aus techni­ schen Gründen an.

Daneben ist es jedoch auch möglich, daß die Frequenzen der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen im Netzbetreiberfrequenzbereich liegen. Hierdurch lassen sich eventuell weitere Gebühren für zusätzliche Richtfunkfrequenzen einsparen.

Bei Verwendung von Frequenzen des Netzbetreiberfrequenzbe­ reichs können die Frequenzen der Punk-zu-Punkt-Verbindungen sich von den Frequenzen für die Flächenversorgung der be­ treffenden, dezentralen Funkzone unterscheiden. Dadurch können Rückkopplungen nahezu völlig ausgeschlossen werden, so daß ein störungsfreier Betrieb gewährleistet ist.

Dennoch ist auch eine derartige Ankopplung denkbar, daß die Frequenzen der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen den Frequenzen für die Flächenversorgung der betreffenden, dezentralen Funkzone entsprechen. Hierbei ist aber darauf zu achten, daß die gerichtete Antenne der dezentralen Sendestation zur Ankopplung an die zentrale Sendestation räumlich von allen der Flächenversorgung dienenden Antennen derselben dezen­ tralen Sendestation räumlich entfernt und/oder durch wei­ tere Maßnahmen entkoppelt ist, um störende Rückkopplungen zu vermeiden.

Oftmals ist nicht ein neues Funknetz zu entwerfen, sondern ein bereits bestehendes Funknetz derart zu verdichten, daß aufgrund erhöhter Anzahl von Sendestationen nicht nur ein Betrieb eines Funktelefons im Freien (out-door-Betrieb), sondern auch ein Betrieb in geschlossenen Räumen (in-door-Betrieb) möglich ist. Hierbei stellt sich das Problem, eine geeignete Struktur zu finden, bei der möglichst sämtliche Standorte bereits bestehender, ortsfester Sendestationen weiterhin genutzt werden können und die Investitionskosten für die Schaffung zusätzlicher Einrichtungen an neuen Standorten so gering als möglich gehalten wird. Zur Lösung dieses Problems sieht die Erfindung ein Verfahren zur nach­ träglichen Verdichtung eines bestehenden, flächendeckenden Funknetzes mit ortsfesten Sendestationen, welche etwa zen­ tral innerhalb ihrer Funkgebiete angeordnet und über Kabel oder Richtfunk mit Funkkonzentratoren gekoppelt sind, vor, wobei dezentral innerhalb des Funkgebietes jeder bestehen­ den Sendestation eine Mehrzahl zusätzlicher Sendestationen derart angeordnet wird, daß diese die bestehende Sende­ station des betreffenden Funkgebietes umgeben, wobei die zusätzlichen Sendestationen mit der bestehenden Sendesta­ tion gekoppelt werden; und wobei die Frequenzen der zusätz­ lichen Sendestationen so gewählt werden, daß pro Funkgebiet mehrere Funkbereiche mit jeweils unterschiedlichen Sende­ frequenzen vorhanden sind, zu deren Bildung jeweils mehrere benachbarte, dezentrale Sendestationen zusammengefaßt wer­ den, indem ihnen dieselben Sendefrequenzen zugewiesen wer­ den. Hierdurch läßt sich ohne mit der Installation herkömm­ licher, an einen Funkkonzentrator gekoppelter, ortsfester Sendestationen verbundenem Aufwand auch in dem kritischen Außenraum jeder zentralen Funkzone eine für den in-door-Be­ trieb ausreichende Empfangsfeldstärke bewerkstelligen. Auf diese Art ist es ohne weiteres möglich, ein bereits beste­ hendes, flächendeckendes Funknetz durch Einfügung dezentra­ ler Sendestationen zu einer der vorbeschriebenen erfin­ dungsgemäßen Anordnungen eines flächendeckenden Funknetzes zu vervollständigen.

Die erfindungsgemäße Anordnung ortsfester Sendestationen eines flächendeckenden Funknetzes erfordert spezielle, ortsfeste Sendestationen sowohl für die zentralen, als auch für die dezentralen Sendestationen. Die zentralen, an einen Funkkonzentrator gekoppelten Sendestationen zeichnen sich dadurch aus, daß zusätzlich zu den Kanaleinheiten für die Flächenversorgung weitere Kanaleinheiten für die bidirek­ tionale Informationsübertragung zu mindestens einer weite­ ren, dezentral angeordneten Sendestation vorhanden sind. Gemäß der Erfindung werden die Signale für die Flächenver­ sorgung der dezentralen Funkbereiche in der zentralen Sen­ destation generiert bzw. aufbereitet, so daß in den dezen­ tralen Sendestationen nur eine Verstärkung, allenfalls kom­ biniert mit einer Frequenzumsetzung, zu erfolgen hat. Daher ist für jeden Kanal der äußeren Funkbereiche des Funkge­ biets in der betreffenden zentralen Sendestation eine eigene Kanaleinheit vorhanden. Dabei besteht jede Kanalein­ heit vorzugsweise aus einem Kontrollbaustein, zwei antipa­ rallel gerichteten Sende- bzw. Empfangseinheiten sowie aus einer Filterbaugruppe.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die zusätzlichen Ka­ naleinheiten an zusätzliche, gerichtete Antennen und/oder optische Sende- und Empfangsvorrichtungen angeschlossen sind. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Ankopplung ei­ ner dezentralen Sendestation in Form einer echten, gerich­ teten Punkt-zu-Punkt-Verbindung.

Daneben ist es auch möglich, daß die zusätzlichen Kanalein­ heiten an die Antenne(n) für die Flächenversorgung ange­ schlossen sind. Bei Verwendung unterschiedlicher Frequenzen können die an die dezentralen Sendestationen zu übertra­ gende Signale auch über die Flächenversorgungs-Antenne(n) abgestrahlt bzw. empfangen werden, wenn die zusätzlichen Kanaleinheiten mit dieser Antenne verbunden sind.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß die Sendeleistung der Sendeeinrichtungen der zusätzlichen Kanaleinheiten niedri­ ger ist als die Sendeleistung der Sendeeinrichtung für die Flächenversorgung. Hierdurch ist - auch bei Verwendung ei­ ner Frequenz des Netzbetreiberfrequenzbandes zur Ankopplung der dezentralen Sendestationen - eine optimale Trennung in­ folge der reduzierten Empfangsfeldstärke möglich, so daß die Mobilstation das Signal für die Flächenversorgung ein­ deutig von dem Ankopplungssignal für eine dezentrale Sende­ station unterscheiden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung erfährt die Erfindung da­ durch, daß für eine oder mehrere der zusätzlichen, gerich­ teten Antennen und/oder optischen Sende- und Empfangsvor­ richtungen je ein Zeitglied vorhanden ist, das von der zu­ sätzlichen Sendeeinrichtung gestartet wird und nach Ablauf seiner Zeitkonstante die zusätzliche Empfangseinrichtung aktiviert. Infolge des räumlichen Abstands der dezentralen, ortsfesten Sendestationen von der zentralen Sendestation addiert sich zu der vom Ort der Mobilstation abhängigen und daher variablen Laufzeit eines Signals zwischen der dezen­ tralen Sendestation und der Mobilstation eine konstante Laufzeit, welche der Entfernung zwischen zentraler und de­ zentraler Sendestation entspricht. Sofern demnach ein Kon­ trollsignal von der zentralen Sendestation über eine dezen­ trale Sendestation an die Mobilstation gesendet wird, kann ein Antwortsignal frühestens um den doppelten Wert der kon­ stanten Laufzeit zwischen den ortsfesten Sendestationen verzögert bei der zentralen Sendestation eintreffen. Diese konstante Verzögerung kann durch ein Zeitglied berücksich­ tigt werden, dessen Zeitkonstante etwa dem doppelten Wert der konstanten Laufzeit zwischen zentraler und dezentraler Sendestation entspricht. Bei Ankopplung mehrerer dezentra­ ler Sendestationen über eine einzige Antenne der zentralen Sendestation ist es möglich, als Zeitkonstante des Zeit­ glieds einen minimalen oder mittleren Wert der unterschied­ lichen, aber jeweils konstanten Laufzeiten der einzelnen, dezentralen Sendestationen zu verwenden.

Weiterhin zeichnet sich die Erfindung durch einen oder meh­ rere Auswahlschaltkreis(e) aus, um in Abhängigkeit von der Empfangsfeldstärke eines von mehreren der angekoppelten, ortsfesten Sendestationen übertragenen Signals die zugeord­ nete(n) Ankopplungsantenne(n) auszuwählen. Sofern die Funk­ zonen mehrerer, dezentraler Sendestation zu einem Funk­ bereich mit gemeinsamen Frequenzen zusammengefaßt sind, wird das Funksignal einer Mobilstation von derjenigen de­ zentralen Sendestation am stärksten empfangen, in deren Funkzone sich die Mobilstation gerade befindet. Daneben wird aber auch von den anderen Sendestationen dieses Funk­ bereichs ein abgeschwächtes Signal empfangen und an die zentrale Sendestation übertragen. Diese wählt mittels eines Auswahlschaltkreises diejenige Sendestation dieses Funkbe­ reichs aus, deren Empfangsfeldstärke am höchsten liegt, und strahlt sodann das an die Mobilstation gerichtete Signal ausschließlich an die ausgewählte, dezentrale Sendestation ab. Hierdurch können Laufzeitunterschiede von unterschied­ lichen, dezentralen Sendestationen herrührender Funksignale ausgeschlossen und somit die Übertragungsqualität verbes­ sert werden. Das gleiche Verfahren kann man auch für den zentralen Funkbereich anwenden. Hierbei wird nur der Kon­ trollkanal über alle Sektoren des zentralen Funkbereichs ausgestrahlt, die Sprechkanäle dagegen nur über einen Sek­ tor, wobei die Empfangsfeldstärke der einzelnen Sektoran­ tennen als Auswahlkriterium herangezogen wird.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die zusätzlichen Ka­ naleinheiten mit einem Funkkonzentrator gekoppelt sind. Die systemmäßig den angekoppelten, dezentralen Sendestationen gegenüberliegenden Aus-/Eingänge der zusätzlichen Ka­ naleinheiten sind zur Weiterleitung der Telefongespräche den herkömmlichen Kanaleinheiten parallel geschalten und über eine Richtfunkverbindung und/oder über Kabel mit einem Funkkonzentrator verbunden.

Bei einer zur dezentralen Ankopplung geeigneten Sendesta­ tion ist zusätzlich zu der (den) Antenne(n) für die Flä­ chenversorgung eine gerichtete Antenne oder optische Sende- und Empfangsvorrichtung für die bidirektionale Informati­ onsübertragung zu einer weiteren, zentral angeordneten Sen­ destation vorhanden. Hierdurch entfällt das arbeits- und kostenintensive Verlegen eines Ankopplungskabels zwischen den voneinander entfernten, ortsfesten Sendestationen. Zu­ mindest an den dezentralen Sendestationen sollte eine An­ tenne mit Richtcharakteristik eingesetzt werden, um die Sendeleistung für die Ankopplungsverbindung zur Vermeidung von Störungen so niedrig als möglich zu halten.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß die beiden Antennen(gruppen) über zwei antiparallel geschaltete, frequenzse­ lektive Verstärker miteinander gekoppelt sind. Entsprechend der bidirektionalen Informationsübertragung ist eine Ver­ stärkung der Funksignale in beiden Richtungen notwendig. Die Unterscheidung der beiden Signalrichtungen erfolgt da­ bei überlicherweise anhand unterschiedlicher Frequenzen und wird durch den Verstärkern vorgeschaltete, frequenzselek­ tive Bandpaß-Filter vorgenommen.

Gemäß der Erfindung ist zwischen der Frequenzfilterbau­ gruppe und dem nachgeschalteten Verstärker je ein Fre­ quenzumsetzer eingefügt. Diese Ausführungsform ermöglicht die Verwendung unterschiedlicher Frequenzen für die Flä­ chenversorgung der betreffenden, dezentralen Funkzonen so­ wie für die Ankopplung an die zentrale Sendestation, wo­ durch Rückkopplungen und somit Störungen mit großer Sicher­ heit ausgeschlossen sind.

Eine erfindungsgemäße Sendestation zur dezentralen Ankopp­ lung weist weiterhin eine übergeordnete Baugruppe zur Kon­ figuration, Initialisierung und Überwachung auf. Diese Bau­ gruppe soll vor allem den Service erleichtern und hat daher neben einer reinen Überwachungsfunktion während des Be­ triebs keinerlei Einfluß auf das zu übertragende Funksi­ gnal. Dieses wird von einer dezentralen Sendestation aus­ schließlich verstärkt sowie gegebenenfalls frequenzmäßig umgesetzt, ansonsten jedoch in unveränderter Form abge­ strahlt.

Mit großem Vorteil können zur Stromversorgung einer derar­ tigen, ortsfesten Sendestation für die dezentrale Ankopp­ lung Solarzellen eingesetzt werden. Aufgrund der geringen Sendeleistungen sowie der Minimal-Konfiguration der Elek­ tronikbaugruppen ist die Leistungsaufnahme einer derarti­ gen, ortsfesten Sendestation zur dezentralen Ankopplung um ein Vielfaches geringer als die Leistungsaufnahme herkömm­ licher, ortsfester Sendestationen. Bei Verwendung von So­ larzellen ist eine derartige Sendestation völlig unabhän­ gig, so daß nach dem Aufstellen an einen betreffenden Standort keinerlei Anschluß an irgendwelche Versorgungs­ leitungen notwendig ist. Das Aufstellen einer derartigen, dezentralen Sendestation ist daher äußerst arbeitsökono­ misch.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß alle Baugruppen mit Ausnahme der Antenne sowie ggf. Solarzellen in einem Ge­ häuse untergebracht sind, das als Standfuß für die An­ tenne(n) für die Flächenversorgung und/oder für die gerich­ tete Antenne dient. Dieser Standfuß hat vorzugsweise eine sehr flache Form mit einer Grundfläche von bspw. 1 qm und einer Höhe von etwa 20 cm. Wegen der geringen Zahl der not­ wendigen Baugruppen verbleibt insbesondere im Bereich des Gehäuserandes noch genügend Raum zur Aufnahme von Ballaste­ lementen, welche die Standfestigkeit der Antenne(n) erhö­ hen.

Eine günstige Weiterbildung erfährt die Erfindung dadurch, daß die Antenne(n) für die Flächenversorgung über einen Steckmechanismus lösbar mit dem als Standfuß dienenden Ge­ häuse verbunden ist sind. Solchenfalls kann nach Ablegen des standfußartigen Gehäuses an einem günstigen Standort, bspw. auf dem Dach eines Hochhauses, die Flächenversorgungsantenne schnell in den Standfuß einge­ steckt werden, so daß der mechanische Zusammenbau auf nur wenige Handgriffe beschränkt ist. Sodann ist allenfalls noch der elektrische Anschluß der Antenne vorzunehmen.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, daß die gerichtete Antenne auf einer eigenen Befestigungsvorrich­ tung angeordnet und über ein Verbindungskabel an das Ge­ häuse angeschlossen ist. Um Rückkopplungen zu vermeiden, wird die gerichtete Antenne an einem um einige Meter ent­ fernten Ort aufgestellt und benötigt dazu eine eigene Befe­ stigungsvorrichtung. Nachdem auch diese Antenne an die Elektronik angeschlossen ist, sind allenfalls noch Justie­ rungsarbeiten vorzunehmen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Funkgebiet mit etwa hexagona­ ler Grundform,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Funkgebiets mit etwa quadratischer Grundform, an zwei Berandungslinien durch identische Funkgebiete zu einem flächendeckenden Netz ergänzt,

Fig. 3 das Funknetz aus Fig. 2 in einem anderen Maßstab, wobei der Übersichtlichkeit halber die dezentralen Funkzonen nicht dargestellt sind,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer zentralen sowie einer de­ zentralen Funkstation,

Fig. 5 einen Ausschnitt des Blockschaltbilds einer weite­ ren Ausführungsform einer zentralen Sendestation,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer dezentralen Sendestation.

In Fig. 1 ist ein elementares Funkgebiet 1 wiedergegeben, welches sich durch Aneinanderreihung identischer Funkge­ biete 1 zu einem flächendeckenden Funknetz mit etwa waben­ förmiger Struktur ergänzen läßt. Im Zentrum des Funkgebiets 1 befindet sich eine ortsfeste Sendestation 2, welche über Kabel oder Richtfunk mit einem nicht dargestellten Funkkon­ zentrator gekoppelt ist. Mittels zweier direktionaler An­ tennen mit der Reichweite 3 versorgt die zentrale Sendesta­ tion 2 die inneren Funkzonen 4a und 4b. Innerhalb der Funk­ zonen 4a oder 4b kommuniziert eine nicht dargestellte Mobilstation direkt mit der zentralen Sendestation 2.

In dem in Fig. 1 gezeichneten Fall ist die zentrale Sende­ station 2 von dezentralen Sendestationen 5 umgeben, welche jeweils identische Reichweiten 6 aufweisen. Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Anordnung sind die Reichweiten 6 der dezentralen Funkstationen 5 etwa halb so groß wie die Reichweite der zentralen Funkstation 2, was sich durch ge­ eignete Dimensionierung der Sendeleistungen ergibt. Dadurch haben die im Idealfall kreisförmigen Funkzonen 7 der dezen­ tralen Sendestationen 5 etwa den halben Radius wie die zen­ trale Funkzone 4a, 4b. Die dezentralen Sendestationen 5 sind derart angeordnet, daß sich ihre Funkzonen 7 zu zwei, die zentrale Funkzone 4a, 4b konzentrisch umgebenden Ringen ergänzen.

In den dezentralen Funkzonen 7 erfolgt die Kommunikation zu einer Mobilstation über andere Sendefrequenzen als in der inneren Funkzone 4a, 4b. Jedoch hat gem. einer vorzugswei­ sen Erfindungsausbildung nicht jede der dezentralen Funkzo­ nen 7 eigene Sendefrequenzen. Vielmehr können jeweils meh­ rere, benachbarte Sendestationen 5 zu Funkbereichen 8 zusammengefaßt sein, deren Umrandungslinien 9 in Fig. 1 ge­ strichelt angedeutet sind. Die dezentralen Sendestationen 5 der jeweils dem selben Funkbereich 8 zugeordneten Funkzonen 7 kommunizieren mit den Mobilstationen auf identischen Sendefrequenzen. Das in Fig. 1 wiedergegebene Funkgebiet 1 weist demnach zwei zentrale sowie sechs dezentrale Funkbe­ reiche 4a, 4b, 8 auf, in denen paarweise unterschiedliche Sendefrequenzen verwendet werden. Jedoch können beliebig viele Funkgebiete 1 zu einem wabenförmigen Funknetz aneinandergereiht werden, wobei die Aufteilung der einzel­ nen Funkgebiete 1 in Funkbereiche 8 sowie die Frequenzzu­ weisungen in den einzelnen Funkbereichen 8 völlig identisch sein können.

In Fig. 2 ist ein Funkgebiet 10 mit abweichender Grund­ struktur wiedergegeben. Auch hier ist eine zentrale Sende­ station 2 von dezentralen Sendestationen 5 etwa ringförmig umgeben. Jedoch hat das Funkgebiet 10 im Gegensatz zu dem Funkgebiet 1 keine hexagonale, sondern eine etwa quadrati­ sche Grundform. Zur Ausbildung eines flächendeckenden Funknetzes 11 werden eine Vielzahl quadratischer Funkge­ biete 10 zu einem rechtwinkligen Gitternetz aneinanderge­ reiht. Wie man aus Fig. 2 erkennt, ergänzen sich hierbei die Funkzonen 7 der einzelnen, dezentralen Sendestationen 5 zu einem etwa gleichmäßig geschlossenen Funknetz 11.

In Fig. 3 ist ein größerer Ausschnitt des Funknetzes 11 dargestellt, wobei die einzelnen Funkzonen 7 nicht mehr eingezeichnet sind, sondern nur noch die Funkbereiche 12- 17, innerhalb denen jeweils konstante Sendefrequenzen ver­ wendet werden. Wie man erkennt, grenzt keiner dieser Funk­ bereiche 12-17 an einen weiteren Funkbereich 12-17 mit identischen Sendefrequenzen an. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel ist der Funkbereich der zentralen Sendestationen 2 mit Hilfe von je zwei gerichteten 180°-Antennen in zwei Funkzonen 12, 13 unterschiedlicher Sendefrequenzen aufge­ teilt, um eine größere Reichweite 3 des zentralen Funkbe­ reichs 4 zu erzielen. Man erhält somit insgesamt sechs un­ terschiedliche Funkbereiche 12-17 mit jeweils paarweise verschiedenen Sendefrequenzen.

Wie man aus Fig. 2 erkennt, entspricht die Fläche der Funk­ zonen 4a, 4b der kostenintensiven, mit einem Funkkonzentra­ tor gekoppelten Sendestationen 2 etwa einem Neuntel der Ge­ samtfläche. Demzufolge läßt sich die Anzahl dieser kostenintensiven Sendestationen etwa auf ein Neuntel redu­ zieren, was die Mehrkosten für die sehr einfachen, dezentralen Sendestationen mehr als wett macht. Darüber hinaus ist die Gesamtzahl der Funkbereiche paarweise unter­ schiedlicher Sendefrequenzen mit insgesamt sechs deutlich geringer als bei herkömmlichen Gitterstrukturen, wo die he­ xagonalen Funkgebiete einer Sendestation durch Verwendung gerichteter 120°-Antennen in drei Sektoren unterteilt ist, so daß insgesamt zwölf (Viererstruktur mit jeweils 3 Sektoren) bis einundzwanzig (Siebenerstruktur mit jeweils 3 Sektoren) Funkbereiche mit paarweise unterschiedlichen Sendefrequenzen gebildet werden.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer zentralen Sendesta­ tion 2 und ausnahmsweise nur einer dezentralen Sendestation 5. Am linken oberen Eck der Fig. 4 ist ein Funkkonzentrator 18 wiedergegeben, der bspw. an eine mobile Vermittlungs­ stelle angeschlossen ist.

Der Funkkonzentrator 18 kommuniziert über eine Richt­ funkverbindung 20 mit der zentralen Sendestation 2. In die­ ser Sendestation 2 ist ein Schnittstellenbaustein 21 vor­ handen, der das von der Richtfunkantenne 22 empfangene Si­ gnal in einzelne Übertragungskanäle 23 bis 26 aufspaltet. An jeden Übertragungskanal 23-26 ist je eine Kanaleinheit 27 bis 30 angeschlossen.

Jede Kanaleinheit 27-30 umfaßt eine Anschlußbaugruppe 31, welche eine Auftrennung des betreffenden Kanals 23-26 je nach Übertragungsrichtung vornimmt und demzufolge zwei down-link-seitige Anschlüsse 32, 33 aufweist. Der Anschluß 32, der die vom Funkkonzentrator 18 ankommenden Signale be­ reitstellt, ist mit einem Kodierer 34 verbunden, dessen Ausgangssignal 35 über einen Verstärker 36 einer Bandpaß- Filterbaugruppe 37 zugeleitet wird, von wo das Signal die Kanaleinheit 27 verläßt und zu einem sog. Combiner 38 ge­ führt ist, um mit den Ausgangssignalen anderer Kanaleinhei­ ten 28 zusammengefaßt und zu einer Antenne 39 zur Flächen­ versorgung des zentralen Funkbereichs übertragen zu werden.

Über eine Luftschnittstelle 40 gelangt dieses Sendesignal zur Antenne 41 einer Mobilstation 42, bspw. in Form eines Autotelefons. Das Antwortsignal der Mobilstation 42 wird in umgekehrter Richtung über die Luftschnittstelle 40 zur Emp­ fangsvorrichtung 39 der zentralen Sendestation 2 übermit­ telt, wo es über den Combiner 38 der betreffenden Kanalein­ heit 27, 28 zugewiesen wird.

In der Bandpaß-Filterbaugruppe 37 wird das Empfangssignal 43, das eine andere Frequenz aufweist als das Sendesignal 35, von diesem abgetrennt und an den Eingang eines Verstär­ kers 44 gelegt. Dieser ist ausgangsseitig mit einem Dekodierer 45 verbunden, in welchem das empfangene Signal aufbereitet und über den Anschluß 33 der Anschlußbaugruppe 31 des betreffenden Übertragungskanals 23, 24 zugeführt wird. Über den Schnittstellenbaustein 21, die Richtfunkver­ bindung 20, den Funkkonzentrator 18 und die mobile Vermitt­ lungsstelle 19 wird das Antwortsignal in das postalische Telefonnetz eingespeist. Die Versorgung des zentralen Funk­ bereichs 4a, 4b unterscheidet sich, abgesehen von einer geringeren Sektorisierung, kaum von herkömmlichen Sendeeinrichtungen.

Im Gegensatz zu diesen sind bei der erfindungsgemäßen, zen­ tralen Sendestation 2 jedoch weitere Kanaleinheiten 29, 30 vorgesehen, die an entsprechende Übertragungskanäle 25, 26 des Schnittstellenbausteins 21 angeschlossen sind. Diese Kanaleinheiten unterscheiden sich in der Grundausstattung nicht von herkömmlichen Kanaleinheiten 27, 28, haben jedoch abweichende Sende- und Empfangsfrequenzen. Sie sind aus­ gangsseitig über einen Combiner 46 mit einer Sende- und Empfangsvorrichtung 47 gekoppelt.

Im Gegensatz zu der Sende- und Empfangsvorrichtung 39 für die zentrale Funkzone 4 wird hier jedoch eine Antenne 47 mit stark gerichteter Charakteristik verwendet, so daß die Luftschnittstelle 48 als echte Richtfunkverbindung ausge­ führt ist, wobei auch die up-link-seitige Sende- und Empfangsvorrichtung 49 der dezentralen Sendestation 5 eine entsprechende, gerichtete Antenne aufweist.

Die gerichtete Antenne 49 ist mit einer Bandpaß-Filterbau­ gruppe 50 verbunden, die anhand der unterschiedlichen Fre­ quenzen das von der zentralen Sendestation 2 ankommende Si­ gnal 51 von dem zur zentralen Sendestation 2 gerichteten Signal 52 unterscheidet. Das Sendesignal 51 wird einem Fre­ quenzumsetzer 53 zugeführt, dessen Ausgangsfrequenz 54 der Sendefrequenz des betreffenden Funkbereichs 8 entspricht. Das Sendesignal mit der Frequenz 54 wird nun in einem Ver­ stärker 55 auf eine Sendeleistung verstärkt, welche die notwendige Reichweite 6 garantiert, und über einen aus­ gangsseitigen Bandpaß-Filterbaustein 56 sowie eine nachge­ schaltete Sende- und Empfangsvorrichtung 57, abgestrahlt. Über die Luftschnittstelle 58 gelangt dieses Sendesignal zur Antenne 59 einer Mobilstation 60, welche sich gerade innerhalb der Funkzone 7 dieser dezentralen Sendestation 5 befindet.

Das Antwortsignal dieser Mobilstation 60 wird von der Emp­ fangsvorrichtung 57 aufgefangen und von der Bandpaß-Filter­ baugruppe 56 von dem verstärkten Sendesignal 54 abgetrennt. Daraufhin wird es von einem weiteren Frequenzumsetzer 61 in einen Frequenzbereich 62 transformiert, der für die Richt­ funk-Verbindung 48 verwendet wird. Nach Verstärkung durch den Verstärker 63 wird dieses Signal 52 über den eingangs­ seitigen Bandpaß-Filter 50 der Richtfunkantenne 49 zugelei­ tet. Das von dieser abgestrahlte Signal 48 wird von der komplementären Richtfunkantenne 47 der zentralen Sendesta­ tion 2 empfangen und von dort in dem Combiner 46 der ent­ sprechenden Kanaleinheit 29 zugewiesen, wo es abgesehen von anderen Übertragungsfrequenzen genauso aufbereitet wird wie das von der Antenne 39 empfangene Signal 40 in der inneren Funkzone 4. Das Antwortsignal gelangt über den Schnittstel­ lenbaustein 21, die Richtfunkverbindung 20 und den Funkkon­ zentrator 18 ins Telefonnetz.

Zusätzlich zu dieser Standard-Variante kann in den mit ei­ ner dezentralen Sendestation 5 kommunizierenden Kanalein­ heiten 29, 30 ein Zeitglied eingebaut sein, welches von dem Dekodierer 34 gestartet wird und erst nach Ablauf des eingestellten Zeitintervalls den Kodierer 45 aktiviert, um die konstanten Laufzeiten auf der Richtfunkstrecke 48 zu kompensieren.

In dem Fall, daß mehrere, dezentrale Funkzonen 7 zu je ei­ nem Funkbereich 8 zusammengefaßt sind, können sämtliche derart zusammengefaßten Sendestationen 5 über eine gemein­ same Antenne 47 der zentralen Sendestation 2 angesprochen werden. Daneben ist es jedoch auch möglich, für jede der dezentralen Sendestationen 5 eine eigene, gerichtete An­ tenne 47, 64 vorzusehen (vgl. Fig. 5). Zur Übertragung meh­ rerer Kanäle 25, 26 muß jeder dieser gerichteten Antennen 47, 64 ein eigener Combiner bzw. Koppler 46, 65 vorgeschal­ tet sein.

Zur Vermeidung von störenden Interferenzen sind in den zu­ sätzlichen Kanaleinheiten 29, 30 in Fig. 5 nicht darge­ stellte Auswahlschaltkreise integriert, welche die auf un­ terschiedlichen Empfangsfeldstärken zurückzuführenden Si­ gnalamplituden auf den down-link-seitigen Eingängen 66, 67, welche unterschiedlichen Richtfunkantennen 47, 64 und damit unterschiedlichen Sendestationen 5 zugeordnet sind, mitein­ ander vergleichen und beim down-link-seitigen Senden nur diejenige Sendeantenne 47, 64 auswählen, bei der die höchste Empfangsfeldstärke registriert wurde. Solchermaßen wird trotz Zusammenfassung mehrerer Funkzonen 7 zu einem gemeinsamen Funkbereich 8 immer nur diejenige Sendestation 5 aktiviert, in deren Funkzone 7 sich die Mobilstation 60 gerade befindet. Somit wird die Überlagerung mehrerer Si­ gnale derselben Frequenz auf der Luftschnittstelle 58 ver­ mieden.

Eine konstruktive Ausgestaltung einer dezentralen Sendesta­ tion 5 zeigt Fig. 6. Ein flaches Gehäuse 68 mit einer Grundfläche von etwa 1 qm und einer Höhe von etwa 20 cm weist etwa mittig auf seiner Oberseite 69 eine Einsteckvor­ richtung 70 für einen Sendemast 71 auf, an welchem sich zwei Sende- und Empfangsantennen 57 mit jeweils 180°-Richt­ charakteristiken befinden. Diese Antennen 57 sind in entge­ gengesetzte Richtungen gerichtet, so daß sie insgesamt eine Funkzone 7 mit etwa kreisförmigem Umfang abdecken. Zur Re­ duzierung von Interferenzen können die Antennen 57 um einen geringen Winkel nach unten konvergierend geneigt sein. Der Anschluß der Antennen 57 an das Gehäuse 68 erfolgt mittels nicht dargestellter Verbindungskabel.

Eine gerichtete Sende- und Empfangsantenne 49 für die Luft­ schnittstelle 48 zu einer zentralen Sendestation 2 ist auf einem beabstandet aufgestellten Pfosten 72 montiert und wird über ein Verbindungskabel 73 an das Gehäuse 68 ange­ schlossen. Aufgrund der geringen Sendeleistungen der Anten­ nen 49, 57 sowie der Minimalkonfiguration der Elek­ tronikbaugruppen innerhalb der Sendestation 5 kann die Stromversorgung mittels Solarzellen sichergestellt werden, welche auf der Oberseite 69 des Gehäuses 68 aufliegend an­ geordnet sind.

Claims (36)

1. Anordnung ortsfester Sendestationen (2, 5) eines flä­ chendeckenden Funknetzes (11) mit lückenlos aneinan­ dergereihten Funkgebieten (1), wobei jedes Funkgebiet (1) etwa in seinem Zentrum je eine über Kabel oder Richtfunk mit einem Funkkonzentrator (18) gekoppelte Sendestation (2) sowie dezentral eine Mehrzahl wei­ terer Sendestationen (5) aufweist, welche die zentrale Sendestation (2) umgeben und mit dieser gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Funkgebiet (1) mehrere Funkbereiche (8; 14-17) aufweist, die mit je­ weils unterschiedlichen Sendefrequenzen (54, 74) be­ trieben werden, wobei jeder Funkbereich (8; 14-17) durch jeweils mehrere benachbarte, dezentrale Sendestationen (5) gebildet ist, denen dieselben Sen­ defrequenzen (54, 74) zugewiesen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dezentralen Funkbereiche (8) in ihrer Gesamtheit jeweils die zentrale Funkzone (4) vollständig umgeben.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dezentralen Funkbereiche (8) etwa ring- oder ringsektorförmige, durch etwa kreisbogenförmige und/oder polygonale Berandungslinien (9) abgegrenzte Gestalt aufweisen.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sendeleistung der Ka­ naleinheiten (55) für die Flächenversorgung der dezen­ tralen Sendestationen (5) niedriger ist als die Sendeleistung(en) der Kanaleinheit(en) (27, 28) für die Flächenversorgung der zentrale(n) Funkzone(n) (4a, 4b).

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von aus je ei­ ner zentralen (2) sowie aus mehreren dezentralen Sendestationen (5) gebildeten Funkgebieten (1, 10) zu einem flächendeckenden Netz (11) mit etwa rasterarti­ ger und/oder hexagonaler Struktur aneinandergesetzt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Sendestationen (2, 5) innerhalb jedes der aneinandergesetzten Funkgebiete (1, 10) an geometrisch etwa übereinstimmenden Relativpositionen zueinander befinden.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen (54, 74) der Antennen (39, 57) für die Flächenversorgung einander durch ihre geometrisch etwa übereinstimmenden Relativpositionen entsprechender Sendestationen (2, 5) unterschiedlicher Funkbereiche (8; 12-17) miteinander identisch sind.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dezentrale Teil eines Funkgebiets (10) in mehrere, vorzugsweise vier Funkbereiche (14-17) mit unter­ schiedlichen Sendefrequenzen (54, 74) unterteilt ist, wobei jedem Funkbereich (14-17) etwa konstante Zen­ trumswinkel bezüglich der zentralen Sendestation (2) zugeordnet sind.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kopplung der dezentralen Sendestationen (5) mit der betreffenden, zentralen Sendestation (2) eine drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbin­ dung (48) umfaßt.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung (48) zu einer dezentralen Sendestation (5) an der zentralen Sende­ station (2) eine eigene, gerichtete Antenne (47, 64) und/oder eine optische Sende- und Empfangsvorrichtung vorhanden ist.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der zentralen Sendestation (2) für die Punkt-zu- Punkt-Verbindung (48) zu mehreren dezentralen Sendestationen (5) eine gemeinsame Antenne (47) vor­ handen ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Antenne für die Anbindung mehrerer dezentraler Sendestationen identisch mit der Antenne (39) für die Flächenversorgung der zentralen Funkzone(n) (4) ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen (62, 75) der Punkt- zu-Punkt-Verbindungen (48) sich von den Frequenzen für die Flächenversorgung der zentralen Funkzone(n) (4) unterscheiden.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeleistung der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (48) niedriger ist als die Sendeleistung für die Flächenversorgung der zentrale(n) Funkzone(n) (4).

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen (62, 75) der Punkt- zu-Punkt-Verbindungen (48) in einem Richtfunkfrequenz­ band oder in einem optischen Frequenzband liegen.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen (62, 75) der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (48) im Netzbetreiberfrequenzbe­ reich liegen.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen (62, 75) der Punkt-zu-Punkt-Verbin­ dungen (48) sich von den Frequenzen (54, 74) für die Flächenversorgung der betreffenden, dezentralen Funk­ zone (8) unterscheiden.

18. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (48) den Frequenzen für die Flächenversorgung der be­ treffenden, dezentralen Funkzone (8) entsprechen.

19. Verfahren zur nachträglichen Verdichtung eines beste­ henden, flächendeckenden Funknetzes mit ortsfesten Sendestationen (2), welche etwa zentral innerhalb ihrer Funkgebiete (1) angeordnet und über Kabel oder Richtfunk mit Funkkonzentratoren (18) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß dezentral innerhalb des Funkgebiets (1) jeder bestehenden Sendestation (2) eine Mehrzahl zusätzlicher Sendestationen (5) derart angeordnet wird, daß diese die bestehende Sendestation (2) des betreffenden Funkgebiets (1) umgeben, wobei die zusätzlichen Sendestationen (5) mit der bestehenden Sendestation (2) gekoppelt werden, und daß die Frequenzen (54, 74) der zusätzlichen Sendestationen (5) so gewählt werden, daß pro Funkgebiet (1) mehrere Funkbereiche (8; 14-17) mit jeweils unterschiedlichen Sendefrequenzen (54, 74) gebildet werden, wobei jeweils mehrere benachbarte, dezentrale Sendestationen (5) zu einem Funkbereich (8; 14-17) zusammengefaßt werden, indem ihnen dieselben Sendefrequenzen (54, 74) zugewiesen werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in den ursprünglichen Sendestationen (2), die sich im Zentrum je eines Funkgebiets (1) befinden, zusätz­ lich zu den Kanaleinheiten (27, 28) für die Flächenversorgung weitere Kanaleinheiten (29, 30) für die bidirektionale Informationsübertragung (48) zu mindestens einer weiteren, ortsfesten Sendestation (5) vorgesehen werden.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das bestehende, flächendeckende Funknetz durch Einfügung dezentraler Sendestationen (5) zu ei­ ner Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 vervollständigt wird.

22. Ortsfeste Sendestation (2) für die zentrale Anordnung in einem Funkgebiet (1) eines flächendeckenden Funknetzes (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Kanaleinheiten (27, 28) für die Flächenversorgung weitere Kanaleinheiten (29, 30) für die bidirektionale Informationsübertragung (48) zu mindestens einer weiteren, dezentral angeordneten Sendestation (5) vorhanden sind.

23. Sendestation nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Kanaleinheiten (29, 30) an zusätzliche, gerichtete Antennen (47) und/oder an op­ tische Sende- und Empfangsvorrichtungen angeschlossen sind.

24. Sendestation nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Kanaleinheiten (29, 30) an die Antenne(n) (39) für die Flächenversorgung ange­ schlossen sind.

25. Sendestation nach einem der Ansprüche 22 bis 24, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sendeleistung der Sende­ einrichtungen (36) der zusätzlichen Kanaleinheiten (29, 30) niedriger ist als die Sendeleistung der Sen­ deeinrichtung (36) für die Flächenversorgung.

26. Sendestation nach einem der Ansprüche 22 bis 25, da­ durch gekennzeichnet, daß für eine oder mehrere der zusätzlichen, gerichteten Antennen (47) und/oder opti­ schen Sende- und Empfangsvorrichtungen je ein Zeit­ glied vorhanden ist, das von der zusätzlichen Sen­ deeinrichtung (34) gestartet wird und nach Ablauf sei­ ner Zeitkonstante die zusätzliche Empfangseinrichtung (45) aktiviert.

27. Sendestation nach einem der Ansprüche 22 bis 26, ge­ kennzeichnet durch einen oder mehrere Auswahlschalt­ kreis(e), um in Abhängigkeit von der Empfangsfeld­ stärke eines von mehreren der angekoppelten, ortsfe­ sten Sendestationen (5) übertragenen Signals (66, 67) die zugeordnete(n) Ankopplungsantenne(n) (47, 64) aus­ zuwählen.

28. Sendestation nach einem der Ansprüche 22 bis 27, da­ durch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Kanalein­ heiten (29, 30) mit einem Funkkonzentrator (18) ge­ koppelt sind.

29. Ortsfeste Sendestation (5) für die dezentrale Anordnung in einem Funkgebiet (1) eines flächendeckenden Funknetzes (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der (den) Antenne(n) (57) für die Flächenversorgung eine gerichtete Antenne (49) oder optische Sende- und Empfangsvorrichtung für die bidi­ rektionale Informationsübertragung (48) zu einer wei­ teren, zentral angeordneten Sendestation (2) vorhanden ist.

30. Sendestation nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antennen (49, 57) oder Antennengruppen über zwei antiparallel geschaltete, frequenzselektive Verstärker (55, 63) miteinander gekoppelt sind.

31. Sendestation nach Anspruch 30, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen der Frequenzfilterbaugruppe (50, 56) und dem nachgeschalteten Verstärker (55, 63) je ein Frequenzumsetzer (53, 61) eingefügt ist.

32. Sendestation nach einem der Ansprüche 29 bis 31, ge­ kennzeichnet durch eine übergeordnete Baugruppe zur Konfiguration, Initialisierung und Überwachung.

33. Sendestation nach einem der Ansprüche 29 bis 32, ge­ kennzeichnet durch Solarzellen zur Stromversorgung.

34. Sendestation nach einem der Ansprüche 29 bis 33, da­ durch gekennzeichnet, daß alle Baugruppen mit Ausnahme der Antennen (49, 57) und/oder der Solarzellen in einem Gehäuse (68) untergebracht sind, das als Stand­ fuß für die Antenne(n) (57) für die Flächenversorgung und/oder für die gerichtete Antenne (49) dient.

35. Sendestation nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne(n) (57) für die Flächenversorgung über einen Steckmechanismus (70) lösbar mit dem als Stand­ fuß dienenden Gehäuse (68) verbunden ist (sind).

36. Sendestation nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gerichtete Antenne (49) auf einer eigenen Befestigungsvorrichtung (72) angeordnet und über ein Verbindungskabel (73) an das Gehäuse (68) an­ geschlossen ist.