DE4438435A1 - Verfahren zum Betrieb eines mobilen Endgerätes in einem Mobilfunknetz und Endgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines mobilen Endgerätes in einem Mobilfunknetz und ein Endgerät für ein Mobilfunknetz.

Bei Endgeräten für Mobilfunknetze, beispielsweise Autotelefonen, sogenannten Handys und Notebooks, werden üblicherweise Antennen mit gleichmäßiger Rundumstrahlcharakteristik verwendet. Insbesondere bei Handys erfolgt dadurch eine Belastung des Benutzers durch elektromagnetische Strahlung. Es werden daher zusätzlich zur Leistungsoptimierung derartiger Antennen Anstrengungen zur Verringerung der Belastung des Benutzers durch elektromagnetische Strahlung unternommen.

Zur Leistungsverbesserung eines mobilen Endgerätes ist durch Sasase, I.; Watanabe, M.; Mori, S.: "Mobile antenna configurations for digital radio systems" in: Proceedings IEEE Vehicular Technologie Conferende 1985 ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem eine Mehrzahl von Antennen mit einer ausgeprägten Richtcharakteristik radial angeordnet wird, wobei sich die Öffnungswinkel einzelner Antennen zu 360° ergänzen. Zur Änderung der Strahlungs- bzw. Empfangs-Richtung wird zwischen den einzelnen Antennen umgeschaltet. Zur Verbesserung des Träger/Rausch-Verhältnisses (C/I) sind ferner durch Lee, Jac Hong: "Capacity increase of a CDMA cellular system by using directiona antennas on mobile stations" in: Proceedings 42nd IEEE Vehicular Technologie Conference, Denver, May 1992 Antennen für Endgeräte bekannt, die automatisch durch Rotation auf die Basisstation mit den günstigsten Empfangsparametern ausgerichtet werden.

Zur Entlastung des Benutzers von elektromagnetischer Strahlung ist ferner eine Teleskop-Antenne bekanntgeworden (EP 0 532 960 A1) mit einem sendenden und einem nichtsendenden Teil. Dabei kann der sendende Teil der Antenne mit einem vergrößerten Abstand zum Körper des Benutzers angeordnet werden.

Abgesehen von dem zusätzlichen Aufwand für die automatische Ausrichtung ergibt sich durch die automatische Ausrichtung der Antenne auf die am besten zu empfangende Basisstation sogar eine erhöhte Strahlungsbelastung des Benutzers, wenn sich sein Körper zwischen der Antenne und der Basisstation befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Belastung des Benutzers eines mobilen Endgerätes in einem Mobilfunknetz durch die vom Endgerät ausgehende elektromagnetische Strahlung auszuschließen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Endgerät eine Antenne mit ausgeprägter Richtcharakteristik verwendet wird und daß die Strahlungs/Empfangs-Richtung der Antenne während des Betriebes an sich durch die Lage des Endgerätes oder eines die Antenne tragenden Gegenstandes gegeben ist. Dabei weist die Antenne vorzugsweise einen Öffnungswinkel von 120° bis 270° auf.

Ein erfindungsgemäßes Endgerät ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne eine ausgeprägte Richtcharakteristik aufweist und nicht einstellbar mit einem Gehäuse des Endgerätes verbunden ist.

Bei einem sogenannten Handy läßt sich die Strahlungsbelastung des Benutzers gemäß der Erfindung dadurch vermeiden, daß das Endgerät als Kompaktgerät mit einer zu einer Seite gerichteten Schallaustrittsöffnung ausgebildet ist und daß die Strahlungs/Empfangs-Richtung der Antenne zu der entgegengesetzten Seite des Kompaktgerätes weist. Vorzugsweise weist die Antenne einen Öffnungswinkel von 120° bis 270° auf.

Wie im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele erläutert wird, weisen das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Endgerät weitere Vorteile auf, so daß eine Anwendung auch vorteilhaft ist, wenn es nicht oder nicht nur um eine Verminderung der Strahlenbelastung geht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Mobilfunknetzes mit einem mobilen Endgerät (Mobilstation) mit einer ausgeprägten Richtcharakteristik,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Mobilfunknetzes mit einer Mobilstation mit Rundumstrahlcharakteristik,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Endgerätes und

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Antenne des Endgerätes nach Fig. 3.

Die Fig. 1 und 2 stellen jeweils als Ausschnitt aus einem Mobilfunknetz mehrere Zellen in vereinfachender Weise hexagonal dar. Jede dieser Zellen wird von einer Basisstation BS versorgt. Eine Mobilstation MS mit einer Antenne, die eine ausgeprägte Richtcharakteristik aufweist, befindet sich zum betrachteten Zeitpunkt im Randbereich einer Zelle 1. In einer durch die Handhabung der Mobilstation MS gegebenen Weise ergibt sich die Ausrichtung des Sende/Empfangs-Bereiches 2 der Mobilstation MS. Wird die Mobilstation MS in einer anderen Lage betrieben, ergibt sich beispielsweise ein Sende/Empfangs-Bereich 3.

Die Antenne der in Fig. 2 dargestellten Mobilstation MS′ weist in an sich bekannter Weise eine Rundumstrahlcharakteristik 4 auf. Die Mobilstation MS′ bucht unabhängig von ihrer Ausrichtung in der Basisstation der Zelle 1 ein - gegebenenfalls bei Vorliegen entsprechender Ausbreitungsbedingungen statt dessen in der Basisstation der benachbarten Zelle 5.

Die Mobilstation MS mit der gerichteten Antenne (Fig. 1) bucht bei den dargestellten in Bezug auf das Mobilfunknetz zufälligen Ausrichtungen in der Basisstation der Zelle 1 oder in der Basisstation der Zelle 6 ein. Beim Einbuchen in die nächstliegende Basisstation ergibt sich durch den mit Hilfe der ausgeprägten Richtcharakteristik gewonnenen Antennengewinn ein besseres Träger/Rausch-Verhältnis. Liegt dieses über einem zur einwandfreien Übertragung der digitalen Signale erforderlichen Wert, wird bei den bekannten Mobilfunknetzen, beispielsweise GSM, die Sendeleistung automatisch herabgesetzt. Im Falle des Sende/Empfangs-Bereiches 2 ergibt sich zwar ein größerer Abstand zur Basisstation, der durch den Antennengewinn jedoch im allgemeinen kompensiert wird. Zusätzlich zu einem von der Art der Antenne abhängigen Gewinn ergibt sich durch die Richtcharakteristik der Vorteil, daß Störer ausgeblendet werden, die nicht in der Richtung der Basisstation liegen.

Statistisch betrachtet, erhöht sich zwar die durchschnittliche Entfernung zwischen den Basis- und den Mobilstationen, durch die Richtwirkung erhöht sich jedoch die Reichweite, wobei aus anderen Richtungen weniger Störsignale aufgenommen werden.

Die erfindungsgemäße Anwendung gerichteter Antennen für Endgeräte eines Mobilfunknetzes hat insgesamt in mehrerer Hinsicht positiven Einfluß auf das Betriebsverhalten des Gesamtsystems. Insbesondere ergeben sich folgende Vorteile:

• - Einwirkungen elektromagnetischer Strahlung auf den menschlichen Körper durch den Betrieb von Endgeräten können gänzlich ausgeschlossen werden, da die Strahlung vollständig vom Benutzer abgeschirmt werden kann.
• - Die Sendeleistungen der Basis- und Mobilstationen können bedingt durch den kleineren Öffnungswinkel reduziert werden. Hierdurch werden insbesondere größere Gesprächs- und Bereitschaftszeiten der Mobilstationen realisierbar.
• - Die Kapazität des Netzes wird erhöht.
• - Delay Spread (Mehrwegeausbreitung) kann verringert werden.

Da die Anzahl der Übergänge (Hand-over) von einer Basisstation zu einer anderen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur von der Translation, sondern auch von der Rotation der Mobilstationen abhängt, kann bei der Erfindung die Anwendung schneller Hand-over Algorithmen besonders vorteilhaft sein, wie sie beispielsweise beim UMTS-Netz vorgesehen sind.

Weitere Vorteile entstehen, wenn die Erfindung in Verbindung mit der Versorgung einer Zelle durch mehrere Basisstationen verwirklicht wird, da hierdurch in den meisten Fällen eine der Basisstationen der Zelle im Öffnungswinkel der Mobilstation liegt. Ein Verfahren zur Versorgung einer Zelle durch mehrere Basisstationen ist beispielsweise in DE 41 41 298 C2 angegeben.

Fig. 3 zeigt ein Mobilfunkgerät 10 mit einer gerichteten Antenne 11. Die weiteren Einzelheiten des Mobilfunkgerätes 10, wie beispielsweise eine Schallaustrittsöffnung 12, eine Schalleintrittsöffnung 13, Bedientasten 14 und eine Anzeigevorrichtung 15 entsprechen denen üblicher Mobilfunkgeräte.

Fig. 4 stellt einen Schnitt durch die gerichtete Antenne 11 in der Ebene A (Fig. 3) dar. Dabei ist ein strahlender Teil 16 von einem Dielektrikum 17 umgeben. Eine Abschirmung 18 befindet sich auf derjenigen Seite des Mobilfunkgerätes, auf der auch die ans Ohr zu haltende Schallaustrittsöffnung 12 vorgesehen ist, so daß die Abstrahlung der Antenne in der entgegengesetzten Richtung erfolgt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Betrieb eines mobilen Endgerätes in einem Mobilfunknetz, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Endgerät eine Antenne mit ausgeprägter Richtcharakteristik verwendet wird und daß die Strahlungs/Empfangs-Richtung der Antenne während des Betriebes an sich durch die Lage des Endgerätes oder eines die Antenne tragenden Gegenstandes gegeben ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne einen Öffnungswinkel von 120° bis 270° aufweist.

3. Endgerät für ein Mobilfunknetz mit einer Antenne, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne eine ausgeprägte Richtcharakteristik aufweist und nicht einstellbar mit einem Gehäuse des Endgerätes verbunden ist.

4. Endgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Endgerät als Kompaktgerät mit einer zu einer Seite gerichteten Schallaustrittsöffnung ausgebildet ist und daß die Strahlungs/Empfangs-Richtung der Antenne zu der entgegengesetzten Seite des Kompaktgerätes weist.

5. Endgerät nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne einen Öffnungswinkel von 120° bis 270° aufweist.