DE69010026T2

DE69010026T2 - Mobiles Funkübertragungssystem und Verwendung einer mobilen Funkstation in diesem System.

Info

Publication number: DE69010026T2
Application number: DE69010026T
Authority: DE
Inventors: David Harrison; Allan Hurst; John Wittams
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2010-02-07
Also published as: GB2228162B; JP2926621B2; EP0382309B1; AU4911090A; AU631175B2; GB8902743D0; JPH02298198A; KR900013734A; EP0382309A1; US5276905A; GB2228162A; KR0168431B1; DE69010026D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mobiles Funkübertragungssystem und auf eine mobile Funkstation zum Gebrauch in dem System.
Ein derartiges System weist eine Anzahl Basisstationen an jeweiligen geographischen Stellen zum Bestimmen einer Anzahl Dienstbereiche innerhalb eines Gesamtgebietes und mit einer Anzahl mobiler Stationen, die mit jeder Basisstation über beidseitige Funkübertragung kommunizieren können, wenn sie sich innerhalb eines Kommunikationsbereiches dieser Basisstation befinden. Jede Basisstation weist die gesamte Anzahl Sender und Empfänger auf, die an jeder beliebigen Stelle oder in jedem beliebigen Dienstbereich mit einem Bündelfunksystemregler (TSC) betrieben werden. Die Kommunikationsverbindung ist Doppelfrequenz-Simplex, d.h. eine Frequenz ist der Vorwärtsübertragung von einer Basisstation zu einer mobilen Station zugeordnet und eine zweite Frequenz dient für die Rückwärtsübertragung von einer mobilen Station zu einer Basisstation. Blöcke von Funkkanälen aus einem Totalband von Kanälen sind jeder Basisstation zugeordnet. Im Fall von Bündelfunk können die Basisstationen eines Gebietes kabelgebunden mit einer Regelstation (CS) verbunden sein oder sie können als Schleife mit den miteinander verbundenen Basisstationen verbunden sein. Es können zwei oder mehr Gebiete vorliegen, wobei in dem fall jedes Gebiet seine eigene CS hat, die eine Anzahl zugeordneter Basisstationen steuert. Die Regelstationen sind kabelgebunden miteinander gekoppelt.
Bei einem bekannten System ist jede Mobilstation derart eingerichtet, daß sie, im Betrieb, auf eine Basisstation abgestimmt ist, in deren Kommunikationsgebiet und folglich in deren Dienstbereich sie sich befindet und darauf reagiert, wenn sie sich nicht länger innerhalb des Kommunikationsgebietes einer Basisstation befindet mit einem Dienstbereich, auf den sie zur Zeit durch Abstimmung auf eine andere Basisstation abgestimmt ist, in deren (etwaigem) Gebiet und folglich in deren Dienstbereich sie sich befindet. Die Basisstation reagiert dadurch auf das Abstimmgesuch, daß sie die Identität des der betreffenden Basisstation zugeordneten Dienstbereiches an derjenigen örtlichen Speicherstelle speichert, die der abstimmenden Mobilstation entspricht. Die Abstimmprozedur wird derart durchgeführt, daß es, wenn es erwünscht ist, eine bestimmte Mobilstation aufzurufen, bekannt ist, in welchem Dienstbereich diese Mobllstation sich zur Zeit befindet, die CS dafür sorgt, daß dieser Anruf zu der oder zu jeder Basisstation weitergeleitet wird, die den betreffenden Dienstbereich bedient, wobei diese Basisstation ihrerseits die betreffende Mobilstation anruft. Ein Vorteil einer Abstimmprozedur ist, daß wenn es keine Vorkehrungen zur gegenseitigen Abstimmung gäbe, alle Basisstationen des Systems die betreffende Mobilstation anrufen müßten, was eine wesenfliche Zusatzkapazität an Übertragungskapazität des Systems erfordern würde. Ein Nachteil aber dieser bekannten Abstimmprozedur ist, daß wenn eine Mobilstation nahe einer Grenze zwischen zwei oder mehr Dienstbereichen umhergeht, so daß sie oft zwischen Bereichen hin und her geht, wird die Abstimmung oft von dem einen in das andere Gebiet geändert werden, was wieder eine wesentliche Zusatzkapazität der Kommunikationskanalkapazität des Systems erfordert.
In der Europäischen Patentschrift EP-A2-0260763 wird ein Vielfach- Abstimmsystem beschreiben, mit dem beabsichtigt wird, die mit dem oben beschriebenen System einhergehende zusätzliche Übertragungskapazität zu verringern. Dieses Vielfach-Abstimmsystem ermöglicht dem Bündelfunksystemregler (TSC) eine Liste von bis zu n Registrationen für jede Mobilstation zu speichern. Die Mobilstationen haben je Speichermöglichkeiten zum Speichern derselben Liste mit Abstimmungen, die vom TSC für sich selbst gespeichert wurde. Wenn eine Mobilstation in einen neuen Dienstbereich gelangt, wird automatisch auf den Dienstbereich der Basisstation abgestimmt, wodurch die von der Mobilstation und deren zugeordnetem TSC gespeicherte Registrationsliste aktualisiert wird. Durch Speicherung dieser Registrationen wird ein größerer Dienstbereich geschaffen. Wenn ein TSC eine Mobilstation kontaktieren will, wird Bezug genommen auf die Liste mit Registrationen, die für diese Mobilstation gespeichert ist und überträgt zunächst ein Signal zu den registrierten Basisstationen, entweder nacheinander, anfangend mit beispielsweise der neuesten Registration, oder simultan. Wenn dies nicht erfolgreich ist, versucht der TSC bei den anderen Basisstationen. Es sind Vorkehrungen getroffen, die Liste neu zu ordnen auf Basis davon, daß die Kanalnummer und die Kanalfrequenzen des Dienstbereiches, in dem eine Mobilstation zuletzt angerufen hat, oben auf der Liste stehen. In dem Fall, daß die Registrationsliste nicht aktualisiert ist und/oder daß nach einer bestimmten Periode ein Anruf nicht gemacht wurde oder nicht empfangen wurde von einer Mobilstation, ist es möglich, daß Registrationen einzeln gelöscht werden, wodurch die Größe des vergrößerten Dienstbereiches verringert wird. Obschon es möglich ist, daß alle Registrationen gelöscht werden, wird bevorzugt, daß mindestens eine Registration eines Dienstbereiches beibehalten wird um zu vermeiden, daß am Anfang eines Arbeitstages ein Fluß von Registrationen auftritt. Wenn am Anfang eines Arbeitstages eine Mobilstation nicht in dem Dienstbereich registriert ist, in dem sie sich zur Zeit befindet, muß sofort für eine Registration gesorgt werden. Mit diesem Verfahren läßt sich gut arbeiten, es weist aber den Nachteil auf, daß es nicht optimal ist in bezug auf die Benutzung von Funkkanälen.
Dieser Nachteil dürfte klarer sein bei Betrachtung eines hypothetischen Falles eines kreisförmigen geographischen Gebietes von etwa 128 km mit 7 darin arbeitenden Basisstationen. Bedeutend hügelige Gebiete können manche Mobilstationen gegenüber Basisstationen maskieren und das in einer Mobilstation empfangene Signal von einer Basisstation variiert umgekehrt zu dem Abstand von der Basisstation. Das Fortpflanzungsbild gestattet eine wesentliche Marge in der Signalstarke, so daß die meisten Mobilstationen die meisten Basisstationen "sehen" können.
Die zur Zeit in Großbritanien für private Mobil-Bündelfünksysteme verwendeten Frequenzen liegen um 200 MHz herum, die sehr eindringlich sind und eine gute Deckung geben, insbesondere da die Mobilstationen äußerst empfindlich sind.
Die Leistung und die Anzahl Funkkanäle je Basisstation sind genauestens gewählt worden, damit sie der für diese Basisstation erwarteten lokalen Aktivität entsprechen.
Das benutzte Funkprotokoll, beispielsweise eine Untergruppe von MPT 1327 - "A Signalling Standard for Trunked Private Land Mobile Radio Systems" veröffenflicht von "Department of Trade and Industry", London 1988, erfordert, daß die Mobilstationen eine Abstimmung möglichst lange festhalten. Dabei wird selbstverständlich beabsichtigt, das Übermaß an Registrationssignalisierung zum Netzwerk, das keine Anrufe zum Benutzer liefert, zu verringern.
Weiterhin hat das MPT 1327 Protokoll eine gute Fehlerkorrekturschicht und folglich kann eine wesentliche Anzahl Funkbits verloren gehen, bevor ein bestimmtes Signalisierungspaket fortfällt. Folglich wird eine Mobilstation nicht versuchen, bei einer anderen Basisstation neu zu registrieren, es sei denn, daß die Paketpegelfehlerrate bei der aktuellen Basisstation hoch ist. Aber am Rand des Bedienungsbereiches kann dies zu einem geringfügigen Bedienungsgrad führen, und zwar auf dem Gebiet des Sprach-Rauschabstandes sowie was die Ruf-Aufbaufehlerrate anbelangt.
Das Ergebnis des obengenannten Satzes von Umständen ist, die Funktopologie des Netzwerkes zu ändern von einer Anzahl weitgehend isolierter Zellen mit einer geringfügigen Überlappung, was ein Registrationsbild ergibt, das weitgehend der geographischen Lage der Mobilstation entspricht, in eine Topologie, bei der die Zellen einander weitgehend überlappen, wodurch das Registrationsbild viel beliebiger wird. Jede Basisstation hat eine Registration von einer Anzahl Mobilstationen und zwar im Verhältnis zum Funk-Deckwert und diese Mobilstationen sind über denjenigen teil des Gebietes verteilt, in dem dies "gesehen" werden kann. Jede Mobilstation hat nur eine geringe Möglichkeit, registriert zu werden in derjenigen Basisstation, für die als höchstwahrscheinlich einzige Basisstation die Anrufe befriedigend sein werden, wobei diese Basisstation als die Heimstation oder als Heimdienstbereich für die Mobilstation betrachtet werden kann.
Der Effekt ist, daß eine Vielzahl von Anrufen, beispielsweise 80%, ortsüberschreitende Anrufe sind, wozu statt nur ein Kanal 2 Funkverkehrskanäle je Anruf benutzt werden, daß die Systemkapazität fast halbiert wird und daß die Anzahl Anrufe, die jede Basisstation verarbeiten muß, nur wenig Beziehung zu der mit großer Sorgfalt geschätzten örtlichen Population hat, auf der ihre Größe und Leistung basiert ist. Dies bedeutet, daß eine Basisstation eine Belastung hat proportional zu der Größe des Funkdeckwertes, nicht zu der Anzahl installierter Kanäle. Dadurch können die kleineren Dienstbereiche weitgehend überlastet werden. Das Schaffen von mehr Dienstbereiche innerhalb des Gebietes durch Hinzufügung von mehr Basisstationen macht die ganze Sache noch schlimmer, da dies bedeutet, daß die Möglichkeit von jeder Mobilstation in der eigenen Heimstation registriert zu werden proportional verringert wird.
EP-A2-0 283 955 bezieht sich auf ein anderes Problem, das auftreten kann, wenn zwei konkurrierende Zellen-Telephonsysteme nahezu dieselben Bereiche haben und durch die örtlichen topologischen Merkmale eine Mobilstation des einen Zellen-Telephonsystems (des Heim-Systems) das andere Zellen-Telephonsystem (Wander-System) benutzt und zusätzlich belastet wird. Die in EP-A2-0 283 955 vorgeschlagene Lösung ist, die der Mobilstation zum Suchen eines dem Heim-System zugeordneten Steuerkanals zur Verfügung stehende Suchzeit zu verlängern und wenn nichts gefunden wird, daß die Mobilstation dann sich selbst auf einen akzeptierbaren Steuerkanal des Wander-Systems abstimmen kann. Wenn einmal ein Steuerkanal selektiert worden ist, bleibt sie auf diesen Kanal abgestimmt, bis eine vorbestimmte Periode vergangen ist. Dieses problem und die Lösung desselben haben keine Beziehung zu dem nicht-optimalen Gebrauch der Kanalkapazität eines Mobilfunksystems.
Ein Mobilfunksystem nach dem einleitenden Teil des Anspruchs 1 ist aus dem Dokument DE-A-25 37 683 bekannt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den gebrauch von Funkkanälen in einem mobilen Funkübertragungssystem zu optimieren.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein mobiles Funkübertragungssystem geschaffen, das mit einer Anzahl Basisstationen versehen ist, die an betreffenden geographischen Stellen vorgesehen sind zum Bestimmen einer entsprechenden Anzahl überlappender Dienstbereiche, die ein oder mehrere Gebiete bilden, sowie mit einer Anzahl Mobilstationen, wobei jede Mobilstation einen Sender, einen Empfänger und Steuermittel zur Steuerung der Mobilstation aufweist, mit dem Kennzeichen, daß die Steuermittel jeder Mobilstation Mittel aufweisen zur Vorprogrammierung von Einzelheiten zum Erkennen eines vorbestimmten Dienstbereiches der Dienstbereiche als Heim-Dienstbereich, der Basisstation der genannten Basisstationen als ihre Heim-Basisstation, sowie Mittel, die abhängig davon, ob die Signalqualität zwischen einer bestimmten Mobilstation und deren Heim-Basisstation akzeptierbar ist, die bestimmte Mobilstation vorzugsweise auf deren Heim-Dienstbereich statt auf andere Dienstbereiche abstimmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die meisten Anrufe zwischen einer Mobilstation und einer zur Heim-Basisstation festen Abfertigungsanordnung oder zwischen zwei auf dieselbe Heim-Basisstation abgestimmten Mobilstationen gemacht werden. Wenn also eine Mobilstation so lange wie möglich auf die Heim-Basisstation abgestimmt bleibt und instruiert ist, zur Heim-Basisstation zurückzukehren, wenn dies nur möglich ist, wird die Wahrscheinlichkeit, daß es zwischen Mobilstationen, die noch in dem Kommunikationsgebiet der Heim-Basisstation sind, sogar obschon sie außerhalb des bestimmten Dienstbereiches sind, mittels zweier Basisstationen Inter-Mobilverkehr gibt und daß 2 Verkehrskanäie erforderlich sind, verringert. Folglich wird ein Verkehrskanal eingespart zusammen mit der zusätzlichen Notwendigkeit von Signalisierung zwischen zwei Basisstationen.
Gewünschtenfalls können die Steuermittel jeder Mobilstation so programmiert werden, daß sie andere Dienstbereiche in dem Heim-Gebiet abzusuchen und versuchen, auf eine derselben abzustimmen in dem Fall, daß die Mobilstation nicht imstande ist, auf den eigenen Heim-Dienstbereich abzustimmen.
In dem Fall, daß eine Mobilstation nicht imstande ist auf den eigenen Heim-Bereich abzustimmen, können die Steuermittel einer Mobilstation so programmiert sein, daß die Dienstbereiche in anderen Gebieten abgesucht werden und versucht wird, auf einen derselben abzustimmen wenn die Mobilstation nicht imstande ist, auf einen Dienstbereich in dem eigenen Heim-Gebiet abzustimmen.
Die Steuermittel können derart programmiert sein, daß sie die Liste von Kanälen in den eigenen Speichermitteln überprüfen und, wenn sie nicht den dem eigenen Heim-Dienstbereich zugeordneten Steuerkanal benutzen, überprüfen, ob der Heim-Steuerkanal mit entsprechender Signalqualität empfangen werden kann und wenn ja, wird die Mobilstation versuchen, auf den eigenen Heim-Dienstbereich abzustimmen.
Gewünschtenfalls kann jede Basisstation so instruiert sein, daß sie die Nummer ihres augenblicklichen Steuerkanals und der Steuerkanäle anderer Dienstbereiche aussendet und in der Mobilstation können die Steuermittel so programmiert sein, daß sie überprüfen, ob die empfangenen Systemkenncodes den für diese Dienstbereiche gespeicherten Kanalnummern entsprechen und wenn nicht, diese gespeicherten Nummern aktualisieren. Eine derartige Maßnahme verringert bei Anwendung die Zugriffszeit und macht die Methode zum Zugreifen, wenn möglich, auf die Heimstation durch die Mobilstation zuverlässiger.
Jede Mobilstation kann einen Parameter speichern, der eine Anzeige der Signalqualität der betreffenden Steuerkanäle in dem System ist und folglich können die Steuermittel einer Mobilstation, die nicht imstande ist, auf den eigenen Heim-Dienstbereich abzustimmen, derart programmiert werden, daß sie die Signalqualität, wie diese durch den Parameter angegeben wird, berücksichtigen, wenn sie auf der Suche sind, auf einen anderen Dienstbereich abzustimmen.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Mobilstation geschaffen zum Gebrauch in einem mobilen Funkübertragungssystem mit einer Anzahl Basisstationen, die eine Anzahl betreffender überlappender Dienstbereiche definieren, die ein oder mehrere Gebiete bilden, wobei die Mobilstation einen Sender, einen Empfänger Steuermittel zur Steuerung der Wirkung der Mobilstation und Mittel zum Ermitteln der Qualität eines empfangenen Signals, mit dem Kennzeichen, daß die genannten Steuermittel mit Einzelheiten vorprogrammiert sind, die einen vorbestimmten Dienstbereich der genannten Dienstbereiche als Heim-Dienstbereich bestimmen, die die Basisstation der genannten Basisstationen, die den genannten Dienstbereich der genannten Dienstbereiche bestimmen, als Heim-Basisstation bestimmen, und die das Gebiet, in dem die genannte Basisstation der genannten Basisstationen liegt als Heim-Gebiet bestimmen, und wobei diese Mittel derart programmiert sind, daß sie ihre Mobilstation gegenüber jedem anderen Dienstbereich der genannten Dienstbereiche vorzugsweise auf den Heim-Dienstbereich abstimmen, und zwar abhängig davon, ob die Signalqualität zwischen der Mobilstation und der Heim-Basisstation akzeptierbar ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun als Beispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. auf schematische Weise die geographische Layout eines hypothetischen Funkübertragungssystems,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eine Ausführungsform einer Mobilstation,
Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Abstimmprozedur und
Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Algorithmus zur Implementierung des Kanalsuchvorgangs.
In der Zeichnung werden zur Bezeichnung entsprechender Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet.
In Fig. 1 weist das System eine Anzahl Basisstationen BS auf, von denen sieben Stück, BS1 bis BS7 wie dargestellt an den betreffenden geographischen Stellen liegen. Jede dieser Basisstationen weisen eine Gebilde aus Radio-Sendern und -Empfängern auf, die von einem Bündelfunksystemregler (TSC) betrieben werden. Die betreffenden Dienstbereiche SA1 bis SA7 dieser Basisstationen überlappen sich, wie schraffiert dargestellt, damit sie gemeinsam das ganze Gebiet bedecken. Es sind auch eine Anzahl Mobilstationen MS vorgesehen, von denen drei Stück, MS1, MS2 und MS3 dargestellt sind. Jede Mobilstation ist frei, über das ganze Gebiet umherzugehen, sogar aus dem Gebiet herauszugehen. Jede dieser Mobilstationen weist ebenfalls einen Radio- Sender/Empfänger auf, der mit einem Basisstation-Sender/Empfänger kommunizieren kann, wenn die Mobilstation sich in einem befriedigenden Kommunikationsbereich dieses Basisstation-Sender/Empfängers befindet, und sie weist ebenfalls Mittel auf zur Steuerung der jeweiligen Betriebsarten. Das System kann weiterhin eine Systemregeleinheit SC aufweisen, die mit einer Zweiweg-Kommunikationsverbindung, CL1 bis CL7, zu jeder Basisstation BS1 bis BS7 versehen ist. Jede dieser Kommunikationsverbindungen kann beispielsweise eine zugeordnete Kabelverbindung sein. Die Systemregeleinheit SC kann weiterhin mit dem öffentlichen Fernsprechnetz verbunden sein, damit gewünschtenfalls Kommunikation zwischen einer Mobilstation MS1 und einem Teilnehmer dieses Netzes stattfinden kann. Auf alternative Weise können die Basisstationen BS1 bis BS7 durch ein Maschennetz miteinander verbunden sein.
Aus Bequemlichkeitsgründen wird vorausgesetzt, daß das System entsprechend einem Signallsierungsprotokoll funktioniert, wie dies beschrieben ist in einer Veröffentlichung von P.J. Mabey, D.M. Ball und D.J. Harrison mit dem Titel: "UK Trunking System Signalling Standard - Protocol Aspects" in "Journal of the IERE", Mai/Juni 1987, Seiten 119-124, obschon dies nicht unbedingt notwendig ist. Laut dieses Protokolls senden die Basisstationen BS je aus einer nahezu kontinuierlichen Basis eine Folge von Daten-Codeworten über einen "Vorwärts"-(Radio)-Steuerkanal, wobei diese Codeworte normalerweise sog. Steuerkanalsystemcodeworte (CCSC) und andere Codeworte sind, die wechselweise ausgestrahlt werden. In dem vorliegenden System bildet ein von jeder Basisstation BS übertragenes Bitfeld jedes Steuerkanalsystemcodewortes einen Kennwert AREA des der betreffenden Basisstation zugeordneten spezifischen Dienstbereichs SA. Wenn also eine Mobilstation MS ihren Funkempfiinger auf den Steuerkanal einer Basisstation BS abstimmt, in deren Kommunikationsbereich sie sich befindet, wird sie schnell einen Code empfangen, der eine Anzeige des spezifischen Dienstbereiches SA der Basisstation ist. Die "anderen" Codeworte, die je ein Adressenfeld aufweisen, können eine an alle einzelnen Mobilstationen oder an alle Gruppen von Mobilstationen gerichtete Nachricht bilden, wobei jeder solchen Mobilstation eine eigene Adresse zugeordnet ist, die darin als Bezugswert gespeichert ist. Weiterhin bilden viele der von jeder Basisstation übertragenen Codeworte eine Einladung zu allen einzelnen Mobilstationen oder zu allen Gruppen von Mobilstationen innerhalb des Kommunikationsbereiches über einen "Rückwärts"-Steuerkanal zu der Basisstation innerhalb eines beliebig gewählten Zeitschlitzes einer Anzahi unmittelbar aufeinanderfolgender Zeitschlitze ein Nachrichtencodewort zu senden, wobei diese Anzahl in einem weiteren Bitfeld des Einladungscodewortes vorliegt. Diese Anzahl kann dynamisch entsprechend einem beschriebenen Verfahren, beispielsweise in GB-B-2 069 799, bestimmt werden. Das von einer bestimmten Mobilstation MS übertragene Nachrichtencodewort enthält die einzigartige Adresse dieser Station und kann beispielsweise einen Antrag zur Dienstleistung enthalten. Die Signallsierung in den Vorwärts- und Rückwärts-Steuerkanälen kann dazu benutzt werden, beispielsweise einen Kommunikationskanal zwischen einem Mobilstationenpaar zu schaffen und zwar über die Basisstation(en), in deren Kommunikationsbereich sie sich befinden. Die Signalisierung in dem Vorwärts-Kanal erfolgt unter Ansteuerung des Systemreglers SC.
Nach der vorliegenden Erfindung ist jeder Basisstation BS eine Mobilstation MS zugeordnet. Das Zuordnen einer Mobilstation zu einer Basisstation erfolgt auf der Basis, daß es vermieden wird, daß die meisten Anrufe zu und von der Basisstation aus deren Dienstbereich herrühren. Auf entsprechende Weise wird die Basisstation als die Heim-Basisstation betrachtet und Einzelheiten des Steuerkanals für diesen Dienstbereich werden in Festwertspeichermittel in der Mobilstation und an einer geeigneten Speicherstelle des Systemreglers SC gespeichert. Wenn dies geschehen ist, kann man sagen, daß die Mobilstation abgestimmt ist. In dem dargestellten Beispiel wird vorausgesetzt, daß die Mobilstationen MS1, MS2 und MS3 auf die "Heim"- Basisstationen BS1, BS4 bzw. BS6 abgestimmt sind. Einzelheiten der Steuerkanäle aller Dienstbereiche in dem Gebiet sind in dem Systemregler SC zusammen mit den entsprechenden Einzelheiten der Dienstbereiche in anderen Gebieten gespeichert.
Als Beispiel wird nun die Mobilstation MS1 betrachtet; diese geht in dem Heim-Dienstbereich SA1 umher, macht Anrufe mit und bekommt Anrufe von anderen, ebenfalls auf die Basisstation BS1 als Heim-Basisstation abgestimmten Mobilstationen, wobei nur ein einziges Frequenzkanälepaar benutzt wird, weil die Kommunikationsverbindung eine Simplex-Verbindung ist. Aber ein zwischen den Mobilstationen MS1 und MS2 geplanter Anruf erfordert die Zuteilung eines Verkehrskanal-Frequenzpaares zur Kommunikation zwischen der Mobilstation MS1 und der Basisstation BS1 sowie eines zweiten Verkehrskanal-Frequenzpaares zur Kommunikation zwischen der Mobilstation MS2 und der Basisstation BS4.
Wenn die Mobilstation MS1 aus dem Dienstbereich SA1, auf den sie abgestimmt ist, gelangt, bleibt statt automatisch auf denjenigen Dienstbereich abgestimmt zu werden, in den sie eingetreten ist, die Kommunikation mit der Heim- Basisstation bestehen, bis beispielsweise die Paketpegel-Fehlerrate in dem aktuellen Kanalpaar unakzeptierbar hoch ist oder wenn einige andere Signalqualitätswerte unakzeptierbar werden. Es ist also möglich, in einem größeren Dienstbereich mit einem Radius R umherzugehen, ohne daß auf einen anderen Dienstbereich abgestimmt wird. Wenn die Signalqualität unakzeptierbar wird, beispielsweise weil die Paketpegel-Fehlerrate unakzeptierbar hoch ist, ist es notwendig, daß die Mobilstation auf einen anderen Dienstbereich abgestimmt wird. Um die Suche nach einem anderen Dienstbereich zu verringern hat die Mobilstation in ihrem Festwertspeicher eine geordnete Liste von Frequenzen und deren zugeordneten Dienstbereichkennwerte. Der erste Eingangswert ist die Heim-Basisstation und dem Wert folgen alle anderen Dienstbereiche in dem Heim-Gebiet, denen diejenigen Dienstbereiche in anderen Gebieten folgen, die beim Umherfahren von der Mobilstation erfaßt wurden. Die Mobilstation kennt ebenfalls die Frequenz und den Dienstbereichkennwert des zur Zeit benutzten Steuerkanals. Alle Informationen in dieser Liste, mit Ausnahme des Kennwertes der Heim-Basisstation, werden von dem Netzwerk dynamisch erfaßt.
In Fig. 2 weist die Mobilstation MS einen Senderteil 10, einen Empfängerteil 12 und ein digitales Computersystem 14 auf. Das Computersystem 14 enthält außer der (den) herkömmlichen Verarbeitungseinheit(en) 16 und dem Programmspeicher 18, Datenspeichermittel 20, 22 und 24, Zeitgeber 26 und 28 und eine Echtzeituhr 30. Ein serieller Datenausgangstor 32 des Computersystems 14 ist mit einem Modulationssignaleingang 34 des Senderteils 10 verbunden und ein Demodulationssignalausgang 36 des Empfängerteils 12 ist mit einem seriellen Dateneingang 38 des Computersystems 14 verbunden. Ein paralleles Datenausgangstor 40 des Computersystems 14 ist mit dem Abstimmregeleingang 42 und 44 des Sender- und Empfängerteils 10 bzw. 12 verbunden. Der Ausgang 46 eines Empfangssignalpegel-Schwellendetektors 48 in dem Empfangsteil 12 ist mit einem weiteren Eingang 50 des Systems 14 verbunden.
Speichermittel 20 speichern eine Liste aller in dem Kommunikationssystem benutzten Funkkanäle, wobei jeder "Vorwärts"-Kanal im Zusammenhang mit dem entsprechenden "Rückwärts"-Kanal gespeichert wird. Speichermittel 22 speichern die Adresse der betreffenden Mobilstation MS. Speichermittel 24 schaffen eine Lagenaufzeichnung, wobei Dienstbereichkennwerte in den betreffenden Feldern 52&sub1; bis 52i gespeichert werden. Die Felder 54&sub1;, 54&sub2; und 54&sub3; jedes Feldes 52 speichern den aktuellen Dienstbereichkennwert, eine Steuerkanalnummer bzw. eine Zeit.
Das Computersystem 14 ist derart programmiert, daß es die von dem Empfängerteil 12 dem Eingang 38 zugeführten digitalen Worte decodiert und wenn geeignet darauf reagiert, und daß es ebenfalls digitale Worte formatiert und sie, wenn dazu geeignet, dem Ausgang 32 zur Übertragung durch den Senderteil 10 zuschickt. (Die Art und Weise, wie diese Decodierung und Formatierung durchgeführt wird, ist bekannt und wird in diesem Zusammenhang nicht näher erläutert, da es für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung ist.)Das System ist ebenfalls derart programmiert, daß es dem parallelen Ausgang 40 ein digitales Wort zuführt zum Abstimmen des Sender- und Empfängerteils auf die Rückwärts- und Vorwärtskanalfrequenzen entsprechend jedem der in dem Speicher 20 gespeicherten Kanäle..
Wie obenstehend erwähnt, sendet die Basisstation jedes Dienstbereiches auf geregelter Basis über den Steuerkanal alle Dienstbereichkennwerte des Gebietes mit den zugeordneten Steuerkanalfrequenzen sowie diejenigen von wenigstens einigen benachbarten Gebiete. Da jede dieser Nachrichten nur einen Dienstbereich und nur eine Steuerkanalnummer aufweist müssen viele derartiger Nachrichten gesendet werden, so daß die Wiederholungsfrequenz niedrig sein kann, vielleicht durch zyklischen Durchgang durch eine Liste von zehn oder zwanzig Nachrichten über eine Periode von einer halben Stunde. Jede Mobilstation in der Empfangsbetriebsart für eine dieser Nachrichten wird diese benutzten zur Akalisierung des geeigneten Kennwertes in der eigenen Liste von Lagenkennwerten und Steuerkanalfrequenzen.
Wenn eine Mobilstation nicht mit einem Anruf beschäftigt ist wird sie periodisch, z.B. alle 3 Minuten, ihre Liste überprüfen. Wenn der augenblickliche Steuerkanal nicht derjenige ist, der dem mobilstationseigenen Heim-Dienstbereich zugeordnet ist, wird sie prüfen, ob sie den eigenen Heim-Dienstbereichsteuerkanal empfangen kann und wenn ja, und wenn die Signalqualität ausreicht, wird sie versuchen darauf abzustimmen. Wenn die Mobilstation zur Zeit unter Kontrolle des eigenen Heim- Dienstbereiches ist und wenn das Signal befriedigend ist, wird keine Aktion stattfinden.
Wenn eine umherfahrende Mobilstation zur Zeit auf einen Dienstbereich außerhalb des eigenen Heim-Gebietes abgestimmt ist, wird sie versuchen, innerhalb des eigenen Heim-Gebietes abzustimmen, sogar wenn sie Signale von dem eigenen Heim- Dienstbereich nicht empfangen kann. Dies kann dadurch erfolgen, daß eine Auswahl gemacht wird aus der Liste von Steuerkanälen, zugeordnet zu den Dienstbereichen, die das Heim-Gebiet bilden und daß diese Liste zyklisch durchlaufen wird mit dem Versuch, darin einen brauchbaren Steuerkanal zu finden.
Um die Gefahr vor Verpassung eines eintreffenden Anrufes zu verringern kann eine Mobilstation ggf. auf einen zurückgezogenen Zeitschlitz in dem vorliegenden Steuerkanalsignallsierungsstrom warten um den Heim-Dienstbereich zu suchen. Das Netzwerk kann ggf. die "Wähle jetzt"-Nachricht benutzen um Schlitze für diesen Zweck zurückzuziehen.
Wenn der von einer Mobilstation benutzte vorliegende Steuerkanal nicht befriedigend ist (schlechte Fehlerrate, niedriger Signalpegel) wird die Mobilstation versuchen, auf einen anderen Steuerkanal abzustimmen, und zwar in der in der Liste aufgeführten Vorzugsreihenfolge. Die Mobilstation kann als Parameter in der Liste ein Kriterium für die Qualität der Steuerkanäle haben und kann dieses Kriterium dazu benutzen, Abstimmversuche in Richtung eines einwandfreien Signals zu steuern.
Die Vorzugsreihenfolge der Abstimmung ist:
erstens - den Heim-Dienstbereich, solange die Signalqualität ausreicht,
zweitens - jeden Dienstbereich in dem Heim-Gebiet, ggf. den Dienstbereich mit dem besten Signal, und
drittens - jeden weiteren Dienstbereich, ggf. den Dienstbereich mit dem besten Signal.
Dies ist in Fig. 3 übersichtlich dargestellt, wobei die Blöcke 60, 62 und 64 die Vorgänge im Heim-Dienstbereich, die Vorgänge im Heim-Gebiet bzw. die Vorgänge außerhalb des Heim-Gebietes darstellen. Der Pfeil 66 bedeutet, daß der Zustand des Heim-Dienstbereichsignals unbrauchbar ist und daß eine Mobilstation versucht, auf einen anderen Dienstbereich in dem Heim-Gebiet abzustimmen. Die Pfeile 67, 68 geben beide die Situation an, in der die Mobilstation nicht imstande ist, auf irgendeinen Heim-Dienstbereich abzustimmen und versucht, auf einen Dienstbereich außerhalb des Heim-Gebietes abzustimmen.
Die Pfeile 69 und 70 stellen die Situation dar, in der die Mobilstation überprüft und zu sehen, ob der Heim-Dienstbereich benutzt werden kann, wobei diese Überprüfung zu regelmäßigen Intervallen erfolgt, beispielsweise alle 3 Minuten, oder wenn der vorliegende Steuerkanal unbrauchbar wird. Zum Schluß bezeichnet der Pfeil 71 die Situation, in der die Mobilstation gefunden hat, daß der Heim-Dienstbereich unbrauchbar ist, jedoch prüft um zu sehen, ob ein anderer Dienstbereich in dem Heim- Gebiet verfügbar ist. Eine derartige Überprüfung erfolgt zu regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 3 Minuten oder wenn der vorliegende Steuerkanal unbrauchbar wird.
Ein Algorithmus in bezug auf eine Durchführung wenigstens einiger der anhand der Fig. 3 beschriebenen Vorgänge wird nun anhand der Fig. 4 beschreiben. In Fig, 4 wird vorausgesetzt, daß das System das eingangs erwähnte MPT 1327 Protokoll benutzt.
Dieser Algorithmus läßt sich dadurch zusammenfassen, daß man sagen kann, daß wenn der Heim-Dienstbereich verfügbar und zum Gebrauch akzeptierbar ist, die Mobilstation vorzugsweise diesen Bereich gegenüber anderen Bereichen benutzt. Wenn der Heim-Dienstbereich nicht verfügbar ist, sollen zusätzliche Kriterien herangezogen werden zur Begründung dafür, daß eine Mobilstation einen Steuerkanal verläßt, so daß innerhalb bestimmter Grenzen der Dienstbereich mit der stärksten Basisstation erfaßt werden kann.
Die dm Heim-Dienstbereich zugeordnete Kanalnummer wird in dem Festwertspeicher der Mobilstation gespeichert wenn diese auf einen Kanal abstimmt, dessen Steuerkanalsystemcodewort (CCSC) ihren Heim-Dienstbereichdaten entspricht.
Ein den Heim-Daten innerhalb des CCSC zugeordnetes Feld wird als kundenspezifisch anpaßbarer Parameter in dem Festwertspeicher der Mobilstation gespeichert. Die Steuerkanalablehnkriterien werden aufgeteilt in diejenigen, erforderlich für den Heim-Dienstbereich und diejenigen für jeden beliebigen anderen Dienstbereich. In bezug auf den Heim-Dienstbereich werden diese Kriterien sein wie sie zur Zweit gelten, beispielsweise schlechte Signalisierung oder außerordentliche Fehlerrate.
Der Algorithmus nach Fig. 4 setzt voraus, daß die Mobilstation auf einen anderen Dienstbereich als den Heim-Dienstbereich abgestimmt ist, und daß die Mobilstation, wenn nach jeweils 20 Sekunden ein Außerbetriebszustand vorliegt und sie nicht in einer Signalisierung begriffen ist, zu dem betreffenden Zeitpunkt auf einen Kanal umschaltet (Kanal "n"), der sich innerhalb der normalen Suchliste befindet und überprüft, ob dieser Kanal ein etwaiger neuer Steuerkanal sein könnte, Vorgang 72.
Die Feldstärke wird geprüft, Vorgang 73, und wenn diese Feldstärke kleiner ist als -107 dBm wird die Mobilstation den Kanal ablehnen, Vorgang 74, und zu dem gerade verlassenen Steuerkanal zurückkehren. In dem Fall wird die Mobilstation nach einer Periode von weiteren 20 Sekunden den nächsten Kanal in der normalen Suchliste (Kanal n+1) überprüfen.
Wenn als Ergebnis des Prüfvorgangs 73 die Feldstärke größer ist als -107 dBm wird die Mobilstation dieses Ereignis markieren und zu dem eigenen Steuerkanal zurückkehren. Nach Ablauf des nächsten 20 Sekunden dauernden Intervalls wird die Mobilstation zu diesem Kanal (Kanal n) zurückkehren und wieder die Feldstärke überprüfen, Vorgang 75. Wenn die Feldstärke noch immer größer ist als -107 dBm, wird sie auf ein CCSC (zwischen 150 und 450 ms) warten und dessen Daten überprüfen, Vorgang 76. Wenn aber die Feldstärke nun weniger ist als -107 dBm, wird die Mobilstation zu dem eigenen Steuerkahal zurückkehren, Vorgang 77, und wird danach, nach 20 Sekunden, den nächsten Kanal (Kanal n+1) in der normalen Suchliste untersuchen.
Wenn die Daten in dem CCSC dem Heim-Dienstbereich entsprechen, Vorgang 78, wird die Mobilstation dies als den neuen Kandidat-Steuerkanal akzeptieren und versuchen darauf mittels der normalen Fehlerüberprüfungs- und Registrationsprozeduren verfügbar zu werden, Vorgang 79.
Wenn die daten in dem CCSC dem Heim-Dienstbereich nicht entsprechen wird die Mobilstation die relative HF-Signalstärke dieses Kanals mit der vorher für den Steuerkanal gespeicherten Signalstärke vergleichen, Vorgang 80. Wenn die Verbesserung größer ist als 12 dBm wird die Mobilstation vor dem Akzeptieren dieses Kanals als Kandidat-Steuerkanal augenblicklich auf den zuletzt gespeicherten Heim-Dienstbereichkanal umschalten, Vorgang 81, und auf ein CCSC oder auf eine Pause warten.
Wenn der Heim-Dienstbereich verfügbar ist, wird die Mobilstation den alternativen Kandidat-Steuerkanal ablehnen und wird versuchen den Heim-Dienstbereich zu erfassen, anderenfalls wird die Mobilstation damit fortfahren, den Kandidat-Kanal als den neuen Steuerkanal zu akzeptieren und wird versuchen darauf mittels der normalen Fehlerüberprüfungs- und Registrationsprozeduren verfügbar zu werden, Vorgang 82.
Wenn zum Schluß als Ergebnis des Vergleichs in dem Vorgang 80 das Signal weniger als 12 dB höher ist in dem ursprünglichen Kanal, wird die Mobilstation zu dem vorher gespeicherten Steuerkanal zurückkehren, Vorgang 83.
Unter der Voraussetzung des Konzeptes, daß jede Mobilstation mit Einzelheiten des Heim-Dienstbereiches vorprogrammiert ist und wenn eine umherfahrende Mobilstation instruiert ist, daß sie immer versuchen soll auf den eigenen Heim-Dienstbereich abzustimmen und, wenn dies nicht möglich ist, versuchen soll auf einen Dienstbereich in dem eigenen Heim-Gebiet abzustimmen und wenn das unmöglich ist, auf einen Dienstbereich in einem Gebiet außerhalb des eigenen Heim-Gebietes abzustimmen, dürfte es einleuchten, daß viel mehr Anrufe einfache Dienstbereich-Anrufe sind, wozu nur ein Kanalverkehr-Frequenzpaar erforderlich ist. Die Tatsache, daß es eine Überlappung der Dienstbereiche gibt, ist ein wesentlicher Vorteil, weil jeder Dienstbereich einen größeren Teil eines Gebietes bedeckt und folglich einen größeren Teil der Heim-Dienstbereichanrufe selber erledigen kann, was weniger der Fall ist bei einer Topologie mit einer geringen Bedeckung an jeder Steile. Eine Verringerung der Anzahl Anrufe, für die zwei Dienstbereiche und zwei Verkehrskanal-Frequenzpaare erforderlich sind, bedeutet, daß die effektive Kapazität des System größer sein kann. Eine Überlappung von Dienstbereichen verringert schließlich die Gefahr vor dem Auftritt von "schwarzen Stellen", an denen Kommunikation zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation nicht möglich ist.
Es dürfte einleuchten, das für den Fachmann andere Abwandlungen möglich sind. Solche Abwandlungen können andere bereits bekannte Merkmale in bezug auf Entwurf, Herstellung und Gebrauch von Mobilfunkübertragung und von zusammenstellenden Teilen derselben aufweisen, die statt der oder zusätzlich zu den bereits oben beschriebenen Merkmalen benutzt werden können. Es dürfte einleuchten, daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung alle Kombinationen von Merkmalen umfaßt, wie dies in den beiliegenden Patentansprüchen beschrieben worden ist.

Claims

1. Mobiles Funkübertragungssystem mit einer Anzahl Basisstationen (BS) an jeweiligen geographischen Stellen zum Bestimmen einer Anzahl Dienstbereiche (SA), die ein oder mehrere Gebiete bilden, und mit einer Anzahl mobiler Stationen (MS), wobei jede Mobilstation (MS) einen Sender (10), einen Empfänger (12) und Steuermittel (14) zur Steuerung der Mobilstation (MS) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (14) jeder Mobilstation Mittel (16) aufweisen zur Vorprogrammierung von Einzelheiten zum Erkennen eines vorbestimmten Dienstbereiches als Heim-Dienstbereich, der Basisstation der genannten Basisstationen (BS) als ihre Heim-Basisstation, sowie Mittel, die abhängig davon, ob die Signalqualität zwischen einer bestimmten Mobilstation und deren Heim-Basisstation akzeptierbar ist, die bestimmte Mobilstation vorzugsweise auf deren Heim-Dienstbereich statt auf andere Dienstbereiche abstimmen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (14) jeder Mobilstation (MS) so programmiert sind, daß sie die anderen Dienstbereiche im eigenen Heim-Gebiet absuchen und versuchen, auf einen derselben abzustimmen, wenn die Mobilstation nicht imstande ist, auf den eigenen Heim-Dienstbereich abzustimmen.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (14) jeder Mobilstation (MS) so programmiert sind, daß sie die Dienstbereiche in anderen Gebieten absuchen und versuchen, auf einen derselben abzustimmen, wenn die Mobilstation nicht imstande ist, auf einen Dienstbereich im eigenen Heim-Gebiet abzustimmen.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (14) so programmiert sind, daß sie die Liste von Kanälen in den eigenen Speichermitteln (24) überprüfen und, wenn sie nicht den dem eigenen Heim-Dienstbereich zugeordneten Steuerkanal benutzen, überprüfen, ob der Heim-Steuerkanal mit entsprechender Signalqualität empfangen werden kann und wenn ja, die Mobilstation versucht, auf den eigenen Heim-Dienstbereich abzustimmen.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Basisstation (BS) Mittel aufweist zum Übertragen der Nummer ihres augenblicklichen Steuerkanals und der Steuerkanäle anderer Dienstbereiche und daß in der Mobilstation die Steuermittel (14) so programmiert sind, daß sie überprüfen, ob die empfangenen Systemkenncodes den für diese Dienstbereiche gespeicherten Kanalnummern entsprechen und wenn nicht, diese gespeicherten Nummern aktualisieren.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mobilstation Mittel (48) aufweist zum Bestimmen eines Parameters, der eine Anzeige der Signalqualität der betreffenden Steuerkanäle in dem System ist und Mittel zum Speichern der genannten Signalqualitätsparameter, und daß die Steuermittel (14) einer Mobilstation, die nicht imstande ist, auf den eigenen Heim-Dienstbereich abzustimmen, derart programmiert sind, daß sie die Signalqualität, wie diese durch den Parameter angegeben wird, berücksichtigen, wenn sie auf der Suche sind, auf einen anderen Dienstbereich abzustimmen.

7. Mobilstation zum Gebrauch in einem mobilen Funkübertragungssystem mit einer Anzahl Basisstationen (BS), die eine Anzahl entsprechender überlappender Dienstbereiche (SA) bestimmen, die ein oder mehrere Gebiete bilden, wobei die Mobilstation (MS) einen Sender (10), einen Empfänger (12), Steuermittel (14) zur Steuerung der Wirkung der Mobilstation und Mittel (48) zum Ermitteln der Qualität eines empfangenen Signals aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Steuermittel (14) mit Einzelheiten vorprogrammiert sind, die einen voibestimmten Dienstbereich der genannten Dienstbereiche (SA) als den eigenen Heim-Dienstbereich bestimmen, die Basisstation der genannten Basisstationen (BS), die den genannten Dienstbereich der genannten Dienstbereiche (SA) bestimmt, als Heim-Basisstation bestimmen, und das Gebiet, in dem die genannte Basisstation der genannten Basisstationen liegt als Heim-Gebiet bestimmen, und wobei diese Mittel derart programmiert sind, daß sie ihre Mobilstation gegenüber jedem anderen Dienstbereich der genannten Dienstbereiche vorzugsweise auf den eigenen Heim-Dienstbereich abstimmen, und zwar abhängig davon, ob die Signalqualität zwischen der Mobilstation und der eigenen Heim- Basisstation akzeptierbar ist.

8. Mobilstation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (14) derart programmiert sind, daß sie die anderen Dienstbereiche in dem eigenen Heim-Gebiet absuchen und versuchen auf einen derselben abzustimmen, wenn die Mobilstation nicht imstande ist, auf den eigenen Heim-Dienstbereich abzustimmen.

9. Mobilstation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (14) derart programmiert sind, daß sie die Dienstbereiche in anderen Gebieten absuchen und versuchen, auf einen derselben abzustimmen, wenn die Mobilstation nicht imstande ist, auf einen Dienstbereich im eigenen Heim-Gebiet abzustimmen.

10. Mobilstation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (14) so programmiert sind, daß sie die Liste von Kanälen in den eigenen Speichermitteln (20) überprüfen und, wenn sie nicht den dem eigenen Heim-Dienstbereich zugeordneten Steuerkanal benutzen, überprüfen, ob der Heim-Steuerkanal mit entsprechender Signalqualität empfangen werden kann und wenn ja, die Mobilstation versucht, auf den eigenen Heim-Dienstbereich abzustimmen.

11. Mobilstation nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (14) so programmiert sind, daß sie überprüfen, ob die von den Basisstationen empfangenen Systemkenncodes den für die Dienstbereiche gespeicherten Kanalnummern entsprechen und wenn nicht, die gespeicherten Nummern aktualisieren.

12. Mobilstation nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalqualitätsbestimmungsmittel einen Parameter speichern, der eine Anzeige der Signalqualität der betreffenden Steuerkanäle in dem System ist und daß die Steuermittel (14) derart programmiert sind, daß sie die Signalqualität, wie diese durch den Parameter angegeben wird, berücksichtigen, wenn sie auf der Suche sind, auf einen anderen Dienstbereich abzustimmen.