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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und ein Verfahren zum Liefern
eines mobilen Funk-Kommunikationssystems, speziell auf eines mit
einer geringen Kapazität
und speziell auf eines, welches nahe an einer Interferenzquelle
arbeiten kann. Die Interferenzquelle kann z.B. ein zellenbasiertes
Telefonsystem oder eine Punkt-zu-Punkt-Mikrowellenquelle sein. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auch auf eine Sende- und Empfangs-Basisstation
und eine Mobilstation und auf Verfahren, um dieselben zu betreiben.
Die vorliegende Erfindung kann bei einem Mikrozonen-Mobiltelefonsystem
angewendet werden, welches wenigstens eine Basisstation und ein
Verfahren zum Betreiben desselben enthält. Die vorliegende Erfindung
ist speziell zum Betreiben eines Mikrozell-basierten Systems innerhalb
eines Gebäudes
geeignet.
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Technischer
Hintergrund
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In
der
US 4,790,000 wird
ein privates Mobiltelefonsystem beschrieben, welches zu einem Gebäude gehört, welches
Frequenzen wiederverwendet, welche einem größeren, öffentlichen zellbasierten Telefonsystem
zugeordnet sind, in welchem dieses liegt. Das private System nutzt
Frequenzen, welcher der sofort benachbarten Zelle des öffentlichen Systems
zugeteilt bzw. zugewiesen sind.
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In
der
US 5,142,691 wird
ein Funkpaket-Kommunikationssystem beschrieben, z.B. innerhalb eines
Gebäudes,
welches sich die Frequenzen mit anderen Funksystemen teilt. Das
vorgeschlagene Funksystem beinhaltet eine Vorrichtung zum Sperren des
Senders in dem System, wenn ein Abscannen bzw. Abtasten anzeigt,
dass wenigstens eine der Frequenzen für den Gebrauch in dem Funksystem
zu einer Interferenz mit dem anderen Funksystem führen würde.
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In
der
US 5,276,908 wird
eine Basisstation und eine Mobilstation eines Funkkommunikationssystems
beschrieben, von welchen beide die Frequenzen abtasten, um die Frequenzen,
welche durch die festgelegten Funksendedienste benutzt werden, auf
einer Call-by-Call- bzw. Gesprächsbasis
zu identifizieren. Der Kanal für
die Kommunikation in dem Funkkommunikationsnetzwerk wird basierend
auf diesem Abtasten ausgewählt.
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In
der
US 5,142,658 wird
ein Detektierverfahren für
ein Funkkommunikationssystem beschrieben, um die Baken von einem
Punkt-zu-Punkt-Mikrowellensystem zu detektieren. Die Signalstärke von
den beobachteten Baken wird sowohl an der Basisstation als auch
an der Mobilstation gemessen, und die Frequenz für die Kommunikation innerhalb
des Funksystems basiert auf den Messungen.
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In
der
US 5,459,727 wird
ein Mikrozonen-Mobiltelefonsystem mit niedriger Übertragungsleistung beschrieben.
Der Vorschlag ist für
das Gebrauchen als Zusatz zu einem Festnetz-Telekommunikationssystem,
wie z.B. einem PBX, gedacht. Es werden keine Vorsehungen getroffen,
um eine Störung
von einem größeren überlappenden,
zellbasierten System zu verhindern. Wenn irgendeine derartige Störung auftreten
sollte, wird angenommen, dass komplizierte Fehlerkorrekturschemen
die Interferenz kompensieren.
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In
der
US 5,402,523 wird
ein Mikrozonen-Mobiltelefonsystem innerhalb eines größeren zellbasierten
Netzwerkes beschrieben. Ein Detektor in dem Mikrozonensystem delektiert
Funksignale innerhalb eines Frequenzbandes, welches in dem überlappenden
größeren Netzwerk
benutzt wird. Der Detektor schätzt
auch das Störungsrisiko
ab, welches durch das größere Netzwerk
in dem Mikrozonennetzwerk verursacht wird, und das Störungsrisiko,
welches durch die Mikrozonenübertragungen
in dem größeren Netzwerk
verursacht wird. Der Detektor versucht Frequenzen zuzuordnen oder
auf Frequenzen in dem Mikrozonennetzwerk überzuwechseln, welche die kleinste
Störung
verursachen.
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In
der
US 5,581,597 wird
ein privates Funkkommunikationssystem beschrieben, welches in einem
weiträumigen
zellbasierten System arbeitet. Eine Basisstation innerhalb des privaten
Kommunikationssystems ist einer Frequenz für die Kommunikation über das
weiträumige
zellbasierte System zugeordnet.
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In
der
US 5,448,750 wird
ein Spektralsystem zum gemeinsamen Nutzen für das Darstellen des verfügbaren Spektrums
beschrieben, welches von einem Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk und von etablierten
Funkstationen gemeinsam benutzt wird. Das System beinhaltet gerichtete Überwachungsantennen,
welche um eine Mikrozelle platziert sind, um interferierende Signale
von den etablierten Funkstationen zu überwachen.
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In
der
US 5,625,672 wird
auch ein Mikrozonen-Mobilfunksystem innerhalb eines größeren zellbasierten
Netzwerkes beschrieben. Das Mikrozonensystem nutzt das gleiche Frequenzband
und Kanäle wie
das größere Netzwerk.
Ein Überwachungssender
und -empfänger
detektiert in dem Mikrozonensystem Funksignale innerhalb des Frequenzbandes, welche
von dem überlappenden
größeren Netzwerk genutzt
werden, und macht diese Kanäle,
welche weniger wahrscheinlich für
die Interferenz mit dem zellbasierten Netzwerk sind, für das Mikrozonensystem verfügbar.
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Die
letzteren beiden bekannten Mikrozonensysteme erfordern wenigstens
einen überwachenden Empfänger zusätzlich zu Kommunikationssendern/-empfängern innerhalb
des Mikrozonensystems, was zu Aufwand für das Mikrozonensystem führt. Ein
Problem bei derartigen Systemen besteht darin, dass die Frequenzen,
welche für
die Übertragung
in dem Mikrozellen-basierten
System benutzt werden, die Empfänger
des gleichen Systems blockieren, welche versuchen, die Aktivität von Funkquellen
außerhalb
des Mikrozellen-basierten Systems zu überwachen. Das '750 löst dieses
Problem, indem es gerichtete Antennen nutzt, deren Ausrichtung von
der fraglichen Mikrozelle wegweist. Ein derartiges System ist komplex,
da es zusätzliche
spezialisierte Antennen und Empfangs- und Analysierelektronik erfordert.
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In
dem Artikel "The
wireless office" von
Gordon J. Povey in Electronics & Communications
Eng. Journal, Band 8, Nr. 2, April 1996, wird das Konzept beschrieben,
zellbasierte Telefone Angestellten für den allgemeinen Gebrauch
innerhalb eines Geschäftsgebäudes zu
liefern, anstatt dass die Angestellten herkömmliche festverdrahtete Telefone
besitzen. Basisstationen mit niedriger Leistung werden in dem Betrieb
benutzt, und von den zellbasierten Telefonen wird behauptet, dass
sie kompatibel mit dem zellbasierten Hauptnetzwerk außerhalb
des Gebäudes
sind. Dieser Vorschlag wurde in dem Artikel von W. H. W. Tuttlebee
mit dem Titel "Cordless
telephones and cellular radio: synergies of DECT and GSM", Electronics & Communication
Eng. Journal, Band 8, Nr. 5, Oktober 1996, kritisiert, dass er zu
teuer sei. Die Alternativlösung
zum Nutzen eines schnurlosen Telefonsystems innerhalb des Betriebs
(z.B. DECT, Digital Enhanced Cordless Telecommunications bzw. digital
verstärkte,
schnurlose Telekommunikation) und eines zellbasierten Systems außerhalb
erfordert entweder zwei getrennte Mobiltelefone, welche in dem jeweiligen
System arbeiten, oder einen dualen Handapparat, welcher von dem
schnurlosen System im Gebäude
zu einem zellbasierten System außerhalb des Gebäudes schalten
kann. Ein derartiges System wird in der
US 5,594,782 vorgeschlagen.
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In
der EP-A-0445887 wird ein TDD-Kommunikationssystem wie das DECT
beschrieben, welches eine Primärstation
aufweist, welches Sekundärstationen
im Bereich einlädt,
an einem Verbindungsmode mit niedrigem Auslastungszyklus teilzuhaben, bei
welchem die Primärstationen
Funkrufnachrichten je nach Erfordernis übertragen und Rückbestätigungsnachrichten
bei niedriger Auslastung mit verhältnismäßig langen Intervallen übertragen.
Es gibt eine freiwillige Übereinkunft
zwischen der Primärstation
und den Sekundärstationen,
nicht zu senden. Wenn jedoch die Primärstation etwas senden möchte, kann
sie dies zu jeder Zeit tun.
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In
der WO-A-96/04760 wird ein Verfahren beschrieben, den Störungspegel
einer Basisstationsumgebung zu messen. Die Basisstation beinhaltet
wenigstens einen Empfänger.
Um diese Messung durchzuführen,
wird eine Vorrichtung zum Messen der Signalpegel der Signale, welche
von dem Empfänger
empfangen werden, geliefert.
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In
der EP-A-594434 wird ein Funksender/-empfänger beschrieben, bei welchem
eine Antenne selektiv mit einem Sender oder einem Empfänger über einen
Duplexer verbunden ist. Ein Steuergerät ist für das Steuern der Schaltoperation
des Duplexers vorgesehen, so dass, wenn ein Ausgangssignal des Empfängers einen
vorher festgelegten maximalen Schwellwertpegel des Empfängers überschreitet, die
Antenne an den Sender über
den Duplexer angeschlossen wird, während eine Empfangsverlustleistung
des Duplexers an den Eingang des Empfängers gelegt wird.
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Es
verbleibt eine Erfordernis, ein nicht teures Mobiltelefonsystem
zu liefern, welches 100% kompatibel mit einem benachbarten zellbasierten
Netzwerk sein kann und welches z.B. gestattet, ein "drahtloses Büro" innerhalb eines
existierenden größeren zellbasierten
Systems ökonomisch
nachzurüsten,
ohne der Grund für
eine Störung
oder einer Störung
von dem zellbasierten System unterworfen zu sein. Das drahtlose
Büro kann
z.B. eine Fabrik oder ein Gelände
einer Universität
sein. Außerdem
besteht eine Erfordernis, in der Lage zu sein, ein Mobiltelefonsystem innerhalb
eines größeren zellbasierten
Systems auf einer temporären
Basis zu betreiben, z.B. innerhalb des temporären Bereichs von Hauptverwaltungen
bei einem Notbetrieb, z.B. nach einem größeren Erdbeben oder bei einer
Industriemesse.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mobilfunkkommunikationssystem
zu liefern, welches eine Überwachungsphase
liefern kann.
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Es
ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mobilfunkkommunikationssystem
zu liefern, welches nahe an einer Quelle für Interferenz arbeiten kann,
z.B. einem zellbasierten System, einer Mikrowellenquelle oder einem
Radarscanner.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mobilfunkkommunikationssystem
zu liefern, welches mit benachbarten zellbasierten Systemen kompatibel
ist.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mikrozonen-Mobilfunkkommunikationssystem
mit niedrigen Kosten und ein Verfahren zum Betreiben desselben zu
liefern.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet ein zellbasiertes Mobilfunkkommunikationssystem,
welches aufweist: ein erstes zellbasiertes Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk,
welches aufweist:
wenigstens eine Zelle; und eine Basis-Sende-
und -Empfängerstation
innerhalb der Zelle, ausgebildet für kontinuierlichen Betrieb
der Sende- und Empfangsbasisstation in einem unterbrochenen Übertragungsmodus,
wobei der unterbrochene Übertragungsmodus
das Senden von Signalen an wenigstens eine aktiv sendende mobile
Station unter Aufrechterhaltung des Betriebs im unterbrochenen Übertragungsmodus
umfasst, wobei die Sende- und Empfangsbasisstation ausgebildet ist:
Signale
von der wenigstens einen aktiv sendenden mobilen Station unter Aufrechterhaltung
des Betriebs im unterbrochenen Übertragungsmodus
zu empfangen, und all die Übertragungssignale
von der Sende- und Empfangsbasisstation während des Betriebs im unterbrochenen Übertragungsmodus
intermittierend zu unterbrechen.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet auch eine Sende- und Empfangsstation
eines Mobilfunktelekommunikationssystems, in welchem die Sende- und
Empfangsbasisstation für
kontinuierlichen Betrieb in einem unterbrochenen Übertragungsmodus ausgebildet
ist, wobei der kontinuierliche Betrieb der Sende- und Empfangsbasisstation
in einem unterbrochenen Übertragungsmodus
beinhaltet: das intermittierende Unterbrechen aller Übertragungssignale von
der Sende- und Empfangsbasisstation während des unterbrochenen Übertragungsmodus,
das Senden von Signalen zu wenigstens einer aktiv übertragenden
Mobilstation, während
der unterbrochenen Übertragungsmodus
aufrechterhalten wird, und das Empfangen von Signalen von der wenigstens
einen aktiv sendenden Mobilstation, während der unterbrochene Übertragungsmodus
aufrechterhalten wird.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren zum Betreiben
eines zellbasierten Mobilfunkkommunikationssystems, welches ein
erstes zellbasiertes Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk aufweist,
welches wenigstens eine Zelle und eine Sende- und Empfangsbasisstation und wenigstens eine
aktive Übertragungsmobilstation
innerhalb der Zelle aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist
von:
kontinuierliches Betreiben der Sende- und Empfangsbasisstation
in einem unterbrochenen Übertragungsmodus,
wobei der kontinuierliche unterbrochene Übertragungsmodus aufweist:
intermittierendes
Unterbrechen aller Übertragungssignale
von der Sende- und Empfangsbasisstation, wobei die Übertragung
von Signalen von der Sende- und Empfangsbasisstation zu wenigstens
einer aktiv übertragenden
Mobilstation gestattet wird, während der
kontinuierliche unterbrochene Übertragungsmodus
aufrechterhalten wird, und wobei das Empfangen von Signalen von
wenigstens einer aktiv übertragenden
Mobilstation gestattet wird, während
der kontinuierliche unterbrochene Übertragungsmodus aufrechterhalten
wird.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren zum Betreiben
eines Senders und Empfängers
auf der Basis eines mobilen Funktelekommunikationssystems, welches
die Schritte aufweist:
kontinuierliches Betreiben der Sende-
und Empfangsbasisstation in einem unterbrochenen Übertragungsmodus,
wobei der kontinuierliche unterbrochene Übertragungsmodus aufweist:
intermittierendes
Unterbrechen aller Übertragungssignale
von der Sende- und Empfangsbasisstation, wobei die Übertragung
von Signalen zu wenigstens einer aktiv übertragenden Mobilstation gestattet
ist, während
der kontinuierliche unterbrochene Übertragungsmodus aufrechterhalten
wird;
Gestatten des Empfangs von Signalen von der wenigstens
einen aktiv übertragenden
Mobilstation, während
der kontinuierliche unterbrochene Übertragungsmodus aufrechterhalten
wird.
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Das
Verfahren oder die Station oder das System entsprechend der vorliegenden
Erfindung ist speziell für
den Gebrauch mit einem TDMA-System, wie z.B. einem GSM-System, geeignet.
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Die
vorliegende Erfindung kann den Vorteil liefern, dass ein Mikrozonensystem
bei einer niedrigen Leistung sendet, so dass es Funkfrequenznutzer in
der Umgebung nicht stört.
Außerdem
kann entsprechend der vorliegenden Erfindung ein derartiges Mikrozonensystem
die Bakenfrequenzen von Funkfrequenznutzern in der Umgebung überwachen
und Frequenzen auswählen,
welche keine Interferenz verursachen. Noch wein weiterer Vorteil
besteht darin, dass, wenn eine Sende- und Empfangsbasisstation nicht
die Bakenfrequenz überträgt, sie
auf anderen Frequenzen senden kann, sie kann z.B. langsames Frequenzhoppeing
bzw. -springen ausführen,
so dass dadurch der Wirkungsgrad kleiner Sender und Empfänger erhöht wird,
welche es nicht nötig
haben, einen Sender und Empfänger
nur für
das Füllen
der Schlitze auf der Bakenfrequenz zu haben. Außerdem kann entsprechend der
Erfindung die Belegung des Zeitschlitzes auf der Bakenfrequenz (Tastgrad
bzw. Betriebszyklus) optimal auf die erforderliche Zellkapazität abgestimmt
werden.
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Die
angehängten
Patentansprüche
definieren individuelle weitere Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Erfindung und deren Vorteile und Ausführungsformen werden mit Bezug
auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Wiedergabe eines Mikrozonen-Mobiltelefonsystems entsprechend der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine schematische Wiedergabe einer Frame- bzw. Rahmenhierarchie
in einem zellbasierten Mobiltelefonsystem.
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3 ist
eine schematische Wiedergabe der Frame-Organisation entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine schematische Wiedergabe einer Empfangsbasisstation für die Verwendung
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine schematische Wiedergabe einer Sende- und Empfangsbasisstation
mit niedriger Leistung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
ein Teil eines schematischen Schaltdiagramms, welches einen Teil
einer Sende- und Empfangsbasisstation mit niedriger Leistung entsprechend
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
ein Flussdiagramm einer Vorgehensweise zum Messen, welche bei einer
Mobilstation ausgeführt
wird, entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der illustrativen
Ausführungsformen.
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf gewisse Ausführungsformen
und gewisse Zeichnungen beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht
auf diese begrenzt, sondern nur durch die Patentansprüche. Außerdem ist
die vorliegende Erfindung auf generische zellbasierte Mobiltelefonsysteme
anwendbar, welche in der folgenden Beschreibung mit Bezug auf das
europäische
GSM-zellbasierte Mobiltelefonsystem beispielhaft beschrieben werden,
jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Detaillierte Beschreibungen
des GSM-Systems können
in dem Buch "Mobile
Radio Communications" von
Raymond Steele, Pentech Press, 1992, oder in "The GSM system for mobile communications" von Michel Mouly und
Marie-Bernadette Pautet, Cell & Sys,
1992, sowie in den relevanten GSM-ETSI-Standards selbst gefunden
werden. Außerdem
wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ein System mit kleiner
Kapazität
beschrieben, z.B. ein zellbasiertes Mikrozonensystem, aber die Erfindung
ist nicht darauf begrenzt, sondern sie kann allgemein angewandt
werden. Speziell kann die vorliegende Erfindung Anwendung finden,
wo immer ein Mobiltelefonsystem nahe an Quellen von Funkinterferenz
oder Systemen arbeiten muss, welche durch das Funkkommunikationssystem
der vorliegenden Erfindung beeinträchtigt werden können. Obwohl
die vorliegende Erfindung hauptsächlich
mit Bezug auf Mobiltelefonsysteme beschrieben wird, ist davon auszugehen,
dass die vorliegende Erfindung in ihrem Umfang auch jegliche Art
von Funkkommunikationssystemen beinhaltet, z.B. Paketfunksysteme, öffentliche
Mobilfunk-(PMR-), Spezialmobilfunk-(SMR-), Lokalbereichs-Netzwerke
(LAN), Großstadtnetzwerke (MAN),
Funkrufsysteme und schnurlose Telefonsysteme, wie sie in Privathaushalten
genutzt werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein spezielles Zugriffsverfahren
begrenzt. Die folgende Beschreibung wird mit Bezug auf ein TDMA-System
gegeben, nämlich
das GSM-System, jedoch ist die Erfindung nicht auf dieses begrenzt.
Die vorliegende Erfindung kann auch bei Systemen angewendet werden,
welche andere Zugriffsverfahren aufweisen, z.B. Code Division Multiple
Access bzw. Code-Multiplex-Vielfachzugriff, CDMA.
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1 ist
eine schematische Wiedergabe des Mikrozonen-Mobiltelefonsystems 10 entsprechend
der Erfindung. Die Referenznummer 1 zeigt den Ort oder
ein Gebäude,
wie z.B. eine Ausstellung, einen Flughafen, ein Hospital, eine Universität, ein Militärhauptquartier,
ein Rockfestival, ein Hauptquartier für Notfalloperationen o.Ä., bei welchen
es gewünscht
wird, ein Mikrozonensystem 10 innerhalb oder nahe einer
möglichen
Quelle der Interferenz zu installieren, wie z.B. ein größeres zellbasiertes
System 15, welches schematisch durch die Sende- und Empfangsbasisstationen
(BTS) 16, 20, 22 und die Basisstationssteuergeräte (BSC) 14 und 18 dargestellt
wird, welche operativ mit dem Betriebs- und Wartungsszentrum (OMS) 24 verbunden
sind, welche alle aus dem europäischen
GSM-System bekannt sind.
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Das
Mikrozonensystem 10 beinhaltet Sende- und Empfangsbasisstationen
mit niedriger Leistung (LPBTS) 2, 4, 6,
welche an geeigneten Punkten innerhalb des Ortes 1 platziert
sind und wobei jedes seinen eigenen Versorgungsbereich besitzt.
Die LPBTS können über Leitungen 8 verbunden
sein, welche zu einem existierenden redundanten Teil des lokalen
PBX-Telefonsystems am Ort 1 gehören, z.B. gewöhnlicherweise
gibt es mehr als genug Verbindungsanschlüsse in jedem Raum für Telefone,
und einer dieser kann pro Raum für
die Verbindung der LPBTS 2, 4, 6 benutzt
werden. Die LPBTS 2, 4, 6 sind in Funkkommunikation
mit den mobilen Stationen 12 innerhalb des Mikrozonensystems 10.
Die LPBTS 2, 4, 6 können eine Ausgangsleistung
von weniger als 5 W besitzen, vorzugsweise weniger als 1 W, z.B.
100 mW, wenn das Mikrozonensystem 10 innerhalb eines Gebäudes ist.
Das Mikrozonensystem 10 ist vorzugsweise kompatibel mit
dem größeren zellbasierten System 15,
z.B. GSM, welches außerhalb
oder um den Ort 1 herum arbeitet. Speziell wird dies bevorzugt,
wenn das Mikrozonensystem 10 entsprechend der Erfindung
ein Zusatz zu dem größeren zellbasierten
System 15 ist und diese mobilen Stationen 12 mit einem
der Systeme kommunizieren, ohne dass die Handapparate vom dualen
Modus sind. Außerdem gebraucht
das Mikrozonensystem 10 vorzugsweise die Frequenzen, welche
für das
größere zellbasierte System 15 verfügbar sind.
Aufgrund des gemeinsamen Gebrauches der Frequenzen zwischen den
Systemen 10, 15 kann das Mikrozonensystem 10 eine Quelle
der Interferenz für
das größere zellbasierte System 15 und
umgekehrt darstellen. Wenn der Ort 1 ein Gebäude ist,
so kann eine gewisse elektromagnetische Isolation zwischen dem Mikrozonensystem 10 und
dem zellbasierten System 15, z.B. typischerweise 18 dB,
aufgrund von Absorption von Funkenergie in den Materialien und in
der Struktur des Gebäudes
bestehen.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung werden mögliche interferierende Übertragungen überwacht.
Das Mikrozonensystem 10 entsprechend der vorliegenden Erfindung
ist bemerkenswert für das
Fehlen einer getrennten Überwachungsantenne und
getrennter Überwachungsschaltungen.
Stattdessen ist jede LPBTS 2, 4, 6 mit
einer Vorrichtung für wenigstens
ein zeitweiliges Unterbrechen der normalen Sende- und Empfangsfunktionen
ausgestattet, wodurch Funkkommunikationen mit den mobilen Stationen 12 und
für das Überwachen
möglicherweise interferierender
Funkübertragungen
von der umliegenden Umgebung geliefert werden.
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In
einem generischen Mobiltelefonsystem, wie z.B. GSM, müssen viele
Dienste und Funktionen geliefert werden und von einer Vielzahl von
Mobiltelefonnutzern gemeinsam genutzt werden. Die Signalisierhierarchie
ist komplex und wird für
das GSM-System in 2 dargestellt. Das GSM-System nutzt
Time Division Multiple Access- bzw. Zeitvielfachzugriff-(TDMA-)Techniken,
und die logischen Signalisierkanäle
sind in Zeitschlitze 25 abgebildet. Das Signal innerhalb
eines Zeitschlitzes 25, welches benutzt wird, um Informationen
zu und von einer mobilen Station 12 zu übertragen, wird ein Burst genannt.
Acht Zeitschlitze 25 bilden einen TDMA-Frames bzw. -Rahmen 26.
Vielfachrahmen 27 bestehen aus einer Vielzahl von Rahmen 26,
z.B. entweder 26 oder 51, abhängig von der Funktion der Schlitze 25 in den
Rahmen 26. Superrahmen 28 bestehen aus einer Vielzahl
von Vielfachrahmen 27, und Hyperrahmen 29 bestehen
aus Superrahmen 28.
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Im
Allgemeinen ist ein Frequenzband für die Übertragung von den Basisstationen 16, 20, 22 zu den
Mobilstationen (dem abwärts
gerichteten Band) zugewiesen, und ein anderes Frequenzband ist für die Übertragung
von den Mobilstationen zu den Basisstationen 16, 20, 22 (dem
aufwärts
gerichteten Band) zugeordnet, die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht darauf begrenzt. Jede Zelle einer herkömmlichen zellbasierten Telefonsystems 15 ist
einer Anzahl von Frequenzen zu Kommunikationszwecken zugewiesen,
welche aus diesen beiden Bändern
ausgewählt
sind, d.h. jeder Schlitz 25 kann bei einer oder bei mehreren
Frequenzen übertragen
werden, welche von den Frequenzen ausgewählt sind, die einer speziellen
Zelle zugeteilt sind. Die einer Zelle zugeteilten Frequenzen sind
in einem großen
System gewöhnlicherweise
nicht einzigartig, es gibt einen Frequenzenwiederbenutzungsplan,
der so ausgedacht ist, dass Zellen, welche die gleichen Frequenzen
nutzen, ausreichend weit voneinander getrennt sind, so dass es geringe
oder keine Interferenz gibt. Die Frequenzzuordnung und der Wiederbenutzungsplan werden
durch die OMC 24 aufgestellt und von ihr ausgeführt. Dieser
Plan kann von Zeit zu Zeit modifiziert werden, um Systemerweiterungen
oder Änderungen
in der Verkehrsdichte aufzunehmen. Derartige Änderungen werden verhältnismäßig nicht
häufig ausgeführt, z.B.
einmal pro Woche, so dass das Mikrozonensystem 10 sich
auf die Frequenzbenutzung in Zellen in der Umgebung verlassen kann,
welche für
eine beträchtliche
Zeit konstant bleiben, z.B. Tage, Wochen oder sogar Monate.
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Im
Allgemeinen überträgt eine
BTS 16, 20, 22 einen Burst in jedem Zeitschlitz 25 in
jedem einzelnen Rahmen 26 auf einer der zugeteilten Frequenzen,
der so genannten Bakenfrequenz C0. Die Bursts können entweder Nutzer- oder
Systemnachrichten sein, z.B. Sprachnachrichten, Datennachrichten
oder Steuersignale oder so genannte Dummy-Bursts, d.h. eine spezielle
Art von Bursts, welche eingefügt
wird, wenn kein anderer Burst eingefügt würde. Sogar wenn Frequenz-Hopping
bzw. -Springen innerhalb des Systems genutzt wird, wird kein Frequenz-Hopping
für die
Zeitschlitze 25 auf dieser Bakenfrequenz C0 benutzt.
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In
einem sehr dicht gedrängten
und sehr hochgenutzten herkömmlichen
zellbasierten Telefonsystem 15 gibt es eine beträchtliche
Funksignalisieraktivität.
Wenn eine mobile Station eingeschaltet wird, muss sie zunächst Signale,
welche von den verschiedenen Basisstationen 16, 20, 22 des
umgebenden zellbasierten Systems 15 kommen, identifizieren.
Herkömmlicherweise
suchen die mobilen Stationen, welche mit Basisstationen 16, 20, 22 arbeiten, nach
den so genannten Bakenfrequenzen C0 der Basisstationen 16, 20, 22 in
den umgebenden Zellen, da diese kontinuierlich übertragen werden. Bakenfrequenzen
C0 sind auch die Frequenzen, bei welchen herkömmliche Signalisiernachrichten
innerhalb der Zellen eines GSM-Systems durch die Basissende- und
-empfangsstationen gesendet werden. Damit die Mobilstation identifizieren
kann, dass die kontinuierliche Übertragung
bei der Bakenfrequenz C0 von einer Basisstation 16, 20, 22 kommt
und nicht von einer anderen Quelle, können spezielle Bursts, welche
in einer oder in mehreren der Schlitze 25 bei der Bakenfrequenz
C0 übertragen
werden, zu Erkennungszwecken benutzt werden, z.B. als Frequenzsteuerbursts.
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Die Überwachungseinrichtung
der vorliegenden Erfindung ist ausgebildet, um die Frequenzen des
größeren zellbasierten
Systems 15 in wenigstens dem abwärts gerichteten Band zu überwachen. Speziell
werden die Signalstärken
des gesamten abwärts
gerichteten Frequenzbandes gemessen. In Übereinstimmung mit einer ersten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sendet die Überwachungseinrichtung die
Ergebnisse des Überwachens der
abwärts
gerichteten Frequenzen an die OMC 24 des zellbasierten
Systems 15 über
das lokale BSC 14 über
die Übertragungsleitung 11.
Dies kann in regulären
Intervallen geschehen, z.B. um ungefähr 2 Uhr jede Nacht, zu welcher
Zeit es nicht unwahrscheinlich ist, dass es signifikante Aktivität in dem
Mikrozonensystem 10 gibt. Die Zuteilung der Gebrauchsfrequenzen
durch das Mikrozonensystem 10 kann von Hand in dem OMC 24 geschehen,
wobei die Stärke
der verschiedenen Übertragungsfrequenzen
berücksichtigt wird,
welche durch das Mikrozonensystem 10 überwacht wurden. Die Liste
der zugeteilten Frequenzen wird an das Mikrozonensystem 10 über die
gleiche Übertragungsleitung 11 rückübertragen.
In Übereinstimmung
mit einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Zuteilung der Frequenzen für das Mikrozonensystem 10 lokal
in dem Mikrozonensystem 10 und unabhängig von dem OMC 24 durchgeführt. Jedoch
ist in der zweiten Ausführungsform
beinhaltet, dass, wenn die lokale endgültige Entscheidung über zugeteilte
Frequenzen durchgeführt
wurde, diese an das OMC 24 übergeben werden, und das OMC 24 kann
intervenieren und gegen gewisse Frequenzen oder das Ändern einer oder
mehrerer der Frequenzen, welche durch die Überwachungseinrichtung des
Mikrozonensystems 10 zugeteilt sind, Einspruch erheben.
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Damit
das Überwachen
erfolgreich ausgeführt
wird, sollte die Übertragung
der Bakenfrequenzen von dem LPBTS 2, 4, 6 vorzugsweise
unterbrochen werden, um zu vermeiden, dass diese Übertragungen
den Empfänger
in dem LPBTS 2, 4, 6 blockieren. In Übereinstimmung
mit einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Übertragung von jedem LPBTS 2, 4, 6 während der Überwachungsphase
vollständig
unterbrochen. In Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
kann ein LPBTS 2, 4, 6 auf zwei Arten
arbeiten, entweder in einem normalen Sende- und Empfangsmodus, wenn es
in Kommunikation mit den mobilen Stationen 12 oder inaktiv
ist, oder in einem Überwachungsmodus, in
welchem die Übertragung
gestoppt wird und die LPBTS 2, 4, 6 nur
empfangen kann. Beispielsweise kann die LPBTS 2, 4, 6 programmiert
werden, um die Übertragung
zu Zeiten zu unterbrechen, wenn es geringe oder keine Aktivität in dem
Mikrozonensystem 10 gibt. Dies kann für eine geeignete Zeit gewählt werden,
z.B. 2 Uhr jede Nacht. Alternativ kann die Unterbrechung durch Überwachen
der Aktivität
innerhalb des Mikrozonensystems 10 gewählt werden. Wenn z.B. die Anzahl
der Zugriffsversuche auf einen LPBTS 2, 4, 6 unter
eine gewisse Rate fällt,
kann das relevante LPBTS 2, 4, 6 automatisch
in die Überwachungsphase
eintreten.
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In Übereinstimmung
mit einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unterbricht das LPBTS 2, 4, 6 nur
die Bakenfrequenzen des LPBTS von Zeit zu Zeit. Deshalb beinhaltet
die vorliegende Erfindung innerhalb ihres Umfangs ein Funktelekommunikationsnetzwerk,
welches eine diskontinuierliche Übertragung
von Bakenfrequenzen besitzt. Die Bedeutung von "diskontinuierlich" entsprechend der vorliegenden Patentanmeldung
beinhaltet nicht das stufenweise Auf- und Absteigen des Senders
in einem Basissender zwischen benachbarten Bursts in zwei benachbarten
Zeitschlitzen in einem TDM-(Zeitmultiplex-)Funkfrequenzkanal. Stattdessen
bedeutet das Wort diskontinuierlich, dass der Sender einen einzelnen
für eine
Zeitperiode stufenweise hinababsteigt, was normalerweise die Fähigkeit
der Übertragung
von nützlichen
Signalen beinhaltet, z.B. in einem oder mehreren Schlitzen. Der Fachmann
wird schätzen,
dass es viele Arten des Zur-Verfügung-Stellens
diskontinuierlicher Übertragung
der Bakenfrequenz gibt, von denen alle im Umfang der vorliegenden
Erfindung beinhaltet sind. Von diesen Verfahren wird eine bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist
eine schematische Darstellung von Schlitzen 25 innerhalb
der Verkehrsrahmen 26, welche in Abwärtsrichtung (LPBTS 2, 4, 6 zu
Mobilstationen (MS 12) und in Aufwärtsrichtung (MS 12 zu
LPBTS 2, 4, 6) übertragen werden. Jedem Zeitschlitz 26 in
einem Verkehrsrahmen 26 wird eine Nummer 0–7 gegeben,
und jedem Rahmen wird eine fortlaufende Nummer 0, 1 ... gegeben.
An einem bestimmten Punkt wird eine Maximalzahl für die Rahmen 26 erreicht,
und die Rahmennummer startet wieder bei null. Außerdem werden Rahmen 26 gezeigt, welche
zu mehreren verschiedenen Frequenzen C0, C1, C2, etc. übertragen
werden, z.B. Rahmen auf mehreren unterschiedlichen Funkfrequenzkanälen. In
dieser Ausführungsform
wird das Frequenz-Hopping bzw. -Springen nicht in dem Mikrozonensystem 10 benutzt.
In einem herkömmlichen
System würden all
die Schlitze 25 der Verkehrsrahmen 0–3, etc. der Frequenz C0 Bursts
enthalten, wie oben beschrieben, da C0 eine Bakenfrequenz oder eine
der LPBTS 2, 4, 6 des Mikrozonensystems 10 ist.
Jedoch werden in Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einige der Schlitze 0–7 auf dem Frequenzkanal C0
gezwungen, keine Bursts zu enthalten. Dies wird durch "Sperren" der relevanten Zeitschlitze
erreicht. Beispielsweise können
die Zeitschlitze 6, 7 in einer bestimmten Anzahl von Rahmen 26,
z.B. 0, 1, 2 gesperrt werden. Alternativ könnten diese Schlitze in allen
Rahmen 26 gesperrt werden. Das Sperren von Zeitschlitzen
kann durch Steuern der Sender und Empfänger der LPBTS 2, 4, 6 entweder
lokal oder durch ein Signal von OMC 24 erreicht werden.
Ferner können
die Schlitze 3, 4, 5 mit Dummy-Bursts gefüllt werden. Dadurch werden
die Schlitze 0, 1 und 2 für Übertragungszwecke übrig gelassen.
Unter der Annahme, dass der Schlitz 0 nur Signalisierinformation
beinhaltet, bedeutet dies, dass nur zwei mobile Nutzer pro Rahmen übertragen
können,
nämlich
in den Schlitzen 2 und 3. Dies ist eine ernsthafte Reduzierung der
Kapazität,
es würde
jedoch akzeptierbar sein, wenn diese Art des Betriebs nur auf Perioden
mit niedriger Kapazität
beschränkt sein
würde,
z.B. während
der Nacht.
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Da
die Schlitze 3, 4, 5 durch die LPBTS mit Dummy-Bursts gefüllt werden,
gibt es keine Rückmeldung
von einer mobilen Station 12 an diese Dummy-Bursts in den
Schlitzen 3 und 4 ihrer Rahmen, wenn eine mobile Station 12 auf
irgendeine Kommunikation von einem LPBTS 2, 4, 6 mit
einem Verzug einer gewissen Anzahl von Schlitzen, z.B. drei, antwortet.
Diese aufwärts
gerichteten Schlitze 3, 4 treten zur gleichen Zeit wie die abwärts gerichteten
Schlitze 6, 7 auf. Daher ist der Frequenzkanal CO während der
abwärts
gerichteten Schlitze 6, 7 ruhig. Während dieser ruhigen Periode
wird das Überwachen
der Frequenzen in dem abwärts
gerichteten Frequenzband entsprechend der vorliegenden Erfindung
ausgeführt.
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In
einigen Systemen kann die oben erwähnte Kapazitätsreduzierung
unwichtig sein, und der Überwachungsmodus
des Betriebes mit dem Sperren von einigen Schlitzen in jedem Rahmen
auf der Bakenfrequenz kann kontinuierlich sein. Beispielsweise würde es in
einem schnurlosen Telefonsystem, welches in Privathäusern gebraucht
wird, nützlich
sein, wenn die mobile Station sowohl mit einem schnurlosen System im
Haus als auch einem öffentlichen
zellbasierten Telefonsystem arbeiten würde, ohne dass eine Mobilstation
mit Dualmodus erforderlich ist. In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung kann das schnurlose Telefonsystem ein Mikrozonen-Funktelekommunikationssystem 10 sein,
welches die LPBTS 2, 4, 6 beinhaltet.
Diese können
kontinuierlich mit einem Prozentsatz gesperrter Kanäle in jedem
Rahmen betrieben werden, wie oben beschrieben, und können interferierende
Bakenfrequenzen von dem umgebenden öffentlichen zellbasierten Telefonsystem
während
der ruhigen Perioden überwachen.
Die Reduzierung in der Anzahl der gleichzeitigen Nutzer wäre nicht
ernsthaft, da eine Haushalt im Allgemeinen nur wenige schnurlose
Handapparate besitzt, welche selten gleichzeitig benutzt werden.
Sobald die LPBTS 2, 4, 5 die starken
und möglicherweise
interferierenden Bakenfrequenzen während der Überwachungsabläufe bestimmt
haben, können
die Frequenzen für
die Kommunikation innerhalb des Privathaushaltes basierend auf den
bekannten Frequenzzuordnungen in dem umgebenden zellbasierten System
bestimmt werden. Im Allgemeinen wird für jede Bakenfrequenz des öffentlichen
zellbasierten Systems ein Satz von springenden Frequenzen durch das
OMC 24 zugeordnet. Diese Sätze von Frequenzen können in
den Basisstationen des Mikrozell-basierten Systems des Haushalts
gespeichert werden. Eine lokale Intelligenz in diesen Basisstationen
(in Form eines Mikroprozessors) kann Programme laufen lassen, welche
all die möglichen
interferierenden Frequenzen von den bestimmten starken Bakenfrequenzen
bestimmen, und kann eine geeignete Übertragung auswählen und
Frequenzen für
das System im Haus empfangen, welche das Interferieren von dem umgebenden
zellbasierten System vermeiden und zur gleichen Zeit nicht selbst
mit dem zellbasierten System interferieren.
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Der
kontinuierliche Betrieb von diskontinuierlichen Bakenfrequenzen
hat einen weiteren Vorteil. Die diskontinuierliche Übertragung
der Bakenfrequenz reduziert die durchschnittliche Energie, welche
das Mikrozonensystem 10 verlässt und welche in das umgebende
zellbasierte System 15 eintritt. Im Allgemeinen basiert
die Entscheidung innerhalb eines öffentlichen zellbasierten Telefonsystems,
einen Kanalwechsel einer Zelle innerhalb einer Zelle (interzellulär) durchzuführen oder
einen Kanalwechsel eines Anrufs zu einer anderen Zelle (interzellulär) durchzuführen, auf
der Signalstärke
und/oder der Fehlerrate auf dem Kanal, welcher für die laufende Kommunikation
genutzt wird. Wenn eine alternative Zelle für eine kommunizierende Mobilstation
gesucht wird, oder wenn eine Mobilstation das erste Mal eingeschaltet
wird, tastet die Mobilstation die Bakenfrequenzen von benachbarten
Zellen ab. Die Mobilstation misst die Signalstärke jeder Bakenfrequenz über eine Zeitperiode
hinweg, welche bis zu 15 Sekunden lang sein kann. Da die Bakenfrequenzen
von dem Mikrozonensystem entsprechend der vorliegenden Erfindung
nicht kontinuierlich übertragen
bzw. senden, wird irgendeine Mobilstation außerhalb des Mikrozonensystems 10 einen
Durchschnittsleistungspegel von irgendeiner LPBTS 2, 4, 6 aufzeichnen,
welche durch den Prozentanteil jedes Rahmens reduziert ist, welcher
ausgesperrte Schlitze aufweist. Damit ist es unwahrscheinlich, dass
eine Mobilstation außerhalb des
Mikrozonensystems 10 eine Basisstation 2, 4, 6 aus
dem Mikrozonensystem 10 auswählt, da die Signalstärken immer
reduziert sein werden. Auf der anderen Seite, aufgrund der kurzen
Abstände
innerhalb des Mikrozonensystems 10 zwischen den LPBTS 2, 4, 6 und
irgendeiner Mobilstation 12, wird der durchschnittliche
Leistungspegel, welcher über
eine Mobilstation 12 von jeder LPBTS 2, 4, 6 empfangen
wird, noch groß genug
für die
Mobilstation sein, um eine zu erkennen oder sich in eine von diesen
einzuloggen, wenn sie in dem Mikrosystem ist. Zusätzlich,
wenn die Mikrozone LPBTS 2, 4, 6 innerhalb
eines Gebäudes
oder einer Einfriedung ist, wird die Abschwächung, welche durch die Materialien
und die Struktur des Gebäudes
oder der Einfriedung verursacht wird, weiter den Leistungspegel
jeglicher Bakenfrequenzen von LPBTS 2, 4, 6,
welche die Außenseite
des Gebäudes
oder der Einfriedung erreichen, reduzieren. Damit liefert das Funktelekommunikationssystem
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, welches diskontinuierliche Bakenfrequenzenübertragung
enthält,
ein lokales System, welches reduzierte Interferenz in jeglichem
umgebenden zellbasierten System produziert, trotz der Tatsache,
dass das Funktelekommunikationssystem entsprechend der vorliegenden
Erfindung wieder Frequenzen des größeren zellbasierten Systems
nutzt, und trotz der Tatsache, dass die Mobilstationen 12 Standard-Mobilstationen
sein können,
welche sowohl den zellbasierten als auch den lokalen Systemen angehören können, ohne
dass sie Dualmode-Einrichtungen sind.
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4 ist
eine schematische Darstellung einer Sende- und Empfangsbasisstation
(BTS) 50 in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die BTS 50 beinhaltet vorzugsweise
eine Basiseinheit mit allgemeiner Funktion (BCF) 51, eine
Sende- und Empfangseinheit (TRX) 52 und eine Spannungsversorgungseinheit
(PSU) 53. Die BCF-Einheit 51 beinhaltet ein Steuer-
und Vermittlungsdoppelboard (CSW1 und CSW2) 55, 56, um
die LPBTS 50 zu managen bzw. zu verwalten, um die anderen
Module in dem LPBTS 50 zu konfigurieren und zu überwachen
sowie die Betriebs- und Wartungserfordernisse der LPBTS zu steuern.
Die BCF 51 beinhaltet auch eine Alarmschaltung 66 und
einen Signalisierungskonzentrator 59. Die BCF 51 liefert auch über die
Synchronisiereinheit 58 den notwendigen zeitlichen Ablauf
für all
die Module in der BTS 50, z.B. den Referenztakt für die TDM-Funksignale
auf dem Luft-Interface 62. Die BCF 51 liefert
auch die Wandlung externer Signale von der BSC 14, 18 in
interne Signale und umgekehrt. Das PCM-Interface (DTI) 57 liefert
das Steuern der eingehenden Signale von und das der abgehenden Signale
zu der BSC 14, 18 (siehe 1), gewöhnlicherweise
in Form von Pulscode-moduliertem (PCM-)Signalisieren. Die BCF 51 liefert
auch das notwendige Schalten der PCM-Schlitze, speziell das Multiplexen
und Demultiplexen der Signalisierkanäle zwischen der TRX 52 und
den PCM-Schlitzen. Ein weiteres PCM-Interface 58 kann auch
benutzt werden, um die BTS 50 mit anderen BTS' in dem System 10 oder 15 zu
verbinden, z.B. durch Fallenlassen und Einfügen. Es können auch zusätzliche
TRX's innerhalb
einer BTS 50 vorgesehen werden. Die BTS 50 ist
in ihrer Architektur ähnlich
zu S2000, S4000 oder S8000 innerhalb oder außerhalb der BTS, wie dies durch
Nortel Matra Cellular, Guayancourt, Frankreich, aber modifiziert
entsprechend der vorliegenden Erfindung geliefert wird.
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Die
TRX 52 liefert eine volle Duplex-Betriebsweise auf dem
Funk-Interface 62, z.B. die Übertragung von Signalen über den
Sender 65 und den Übertragungskoppler 67,
die Verstärkung
von den empfangenen Funkfrequenzsignalen von dem Luft-Interface 62 über den
Sendekoppler 67 und den Empfänger 64 und das TDMA-Rahmenverarbeiten
in der Rahmenverarbeitungseinheit 63. Der Übertragungskoppler 67 kann
ein Duplexer sein. Außerdem kann
die TRX 52 eine zweite Antenne für den räumlichen Diversity-Empfang beinhalten,
wobei die Hauptantenne 68 und die zweite Antenne 69 mit
dem Empfänger
RX 64 über
einen Splitter 61 verbunden sind.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet ein zellbasiertes System, wie z.B.
das Mikrozonensystem 10 oder das zellbasierte System 15,
in welchen, wenigstens innerhalb einer Zelle, all die BTS 50 so
konfiguriert sind, dass die Bakenfrequenz nicht kontinuierlich übertragen
wird. Beispielsweise kann die BTS 50 auf allen Frequenzen,
welche die Bakenfrequenz beinhalten, langsam frequenzspringen, wenn
es nur eine TRX pro Zelle gibt. Die einzige Forderung besteht darin,
dass wenigstens ständig
ein Zeitschlitz pro Rahmen auf der Bakenfrequenz, z.B. der Zeitschlitz "0", immer als ein gewöhnlicher Signalisierkanal übertragen
wird. Bevorzugt kann der Tastgrad des Rahmens, d.h. die Anzahl von
Schlitzen für
das Übertragen
von Bursts von Nachrichten oder Dummy-Bursts, verglichen mit der
Anzahl von Schlitzen, welche für das Überwachen
benutzt werden, innerhalb des Systems ausgewählt werden, um konsistent mit
einer angemessenen Zellkapazität
und einer angemessenen Wartezeit für eine mobile Station zu sein,
um einen Kanal auszuwählen.
Eine zu niedrige Tastrate macht es den mobilen Stationen schwierig,
ausreichend Signale auf der Bakenfrequenz zu empfangen, um eine gute
Abschätzung
der Signalstärke durchzuführen, und
verlangsamt deshalb die Auswahl eines Kanals durch eine Mobilstation.
Vorzugsweise wird nicht nur ein Schlitz immer übertragen, z.B. der Schlitz "0", sondern im Minimum 50% jedes Rahmens,
vorzugsweise 70%.
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5 ist
eine schematische Darstellung eines LPBTS 2 entsprechend
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welcher irgendeiner von LPBTS 2, 4, 6 der 1 sein
kann. Entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind all die LPBTS 2, 4, 6 identisch. Die
Komponenten mit der gleichen Referenzzahl in 4 und 5 beziehen
sich auf Gegenstände, welche
die gleichen Funktionen besitzen, jedoch möglicherweise mit unterschiedlichen
Leistungsausgängen.
Der Leistungsausgang des LPBTS 2 ist typischerweise 500
mW oder weniger. Der TRX 52 der 5 kann einen
Schalter 66 beinhalten, typischerweise zwei Funkfrequenz-Einzelpol-Doppel-Hub-(SPDT-)Schalter.
Der Schalter 66 wird mit Hilfe eines DC-Signals gesteuert,
welches auf der Leitung 35 geliefert wird. Der TRX 52 kann
auch eine zweite Antenne 69 und einen Splitter 61 (nicht
gezeigt) beinhalten, wie mit Bezug auf 4 beschrieben.
-
6 ist
eine schematische Darstellung eines Teiles der TRX 52 des
LPBTS 2, welcher in 5 gezeigt
wird. Kommunikationen mit den mobilen Stationen 12 werden über die
Antenne 68 ausgeführt.
Im normalen Kommunikationsmodus ist die Antenne 68 entweder
mit einer Übertragungsschaltung, welche
einen Schalter 34 und einen Übertragungssteuergenerator 39 besitzt,
oder mit einer Empfangsschaltung 33, 36, 37,
welche einen Schalter 33 enthält, über einen Übertragungskoppler 67,
welcher ein Duplexer sein kann, verbunden. In dem GSM-System ist
die Aufwärtsverbindung
(der Empfangsmodus) zu dem LPBTS 2 vor den Mobilstationen 12 im Freguenzband
890 bis 915 MHz, und die Abwärtsverbindung
zu der mobilen Station 12 von dem LPBTS 2 ist
zwischen 935 und 960 MHz. In anderen Systemen, z.B. DCS 1800 oder
PCS 1900, werden ähnliche
Frequenzbänder
benutzt, z.B. in Aufwärtsrichtung
für DCS,
PCS jeweils 1710–1785
MHz, 1850–1910
MHz und in Abwärtsrichtung
1805 bis 1880 MHz, 1930 bis 1990 MHz jeweils. Somit gibt es in jedem
dieser Systeme ein erstes Frequenzband FR zum
Empfangen eines Signals von den mobilen Stationen 12 und
ein zweites Frequenzband FT für das Übertragen
zu den mobilen Stationen 12. In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist das LPBTS 2 in der Lage, die Bakenfrequenzen
zu überwachen,
welche in dem externen zellbasierten System 15 benutzt
werden, d.h. es ist in der Lage, die Übertragungsfrequenzen von anderen
BTS 16, 20, 22 zu empfangen, welche in
dem Frequenzband FT liegen. Um dies zu erreichen,
sind das Bildfilter 36 (ein Hochpassfilter zum Extrahieren
des relevanten Frequenzbandes aus dem Eingangssignal) und der Empfangssteuergenerator 37 so
gestaltet, dass sie sowohl die FR- als auch die FT-Frequenzbänder empfangen
und verarbeiten. Da die Bandbreite, welche empfangen wird, mit Bezug
auf den normalen Einsatz der Empfangsschaltung (von FR auf
FR + FT) erhöht wird,
wird auch die Breite des Bildbandes erhöht. Dadurch sollte das Bildfilter 36 eine
gute Sperrung unterhalb der niedrigsten Frequenz des niedrigeren
der zwei Bänder
FR und FT besitzen.
In dem GSM-System bedeutet dies, dass das Bildfilter 36 eine
gute Sperrung unterhalb 890 MHz besitzt und speziell eine gute Sperrung
unterhalb von ungefähr 820
MHz besitzt.
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Es
ist vorzuziehen, wenigstens temporär die Übertragung der Bakenfrequenz
von dem LPBTS 2 während
der Überwachungsphase
zu unterbrechen. Diese temporäre
Unterbrechung erfordert nicht notwendigerweise das Abschneiden jeder
anderen Aktivität
des LPBTS 2. Um das Unterbrechen der Bakenfrequenz zu erreichen,
sind zwei Einzelpol-Doppel-Hub-(SPDT-)Schalter 34, 33 in
der Übertragungs-
und der Empfangsschaltung jeweils beinhaltet. Geeignete Schalter
können
von Microwave und Video Systems Inc., Danbury, erhalten werden.
Die SPDT-Schalter 33, 34 werden durch eine DC-Spannung
von ungefähr
10 bis 20 V gesteuert, welche auf einer Leitung 35 von
dem BCF 51 geliefert wird. Der SPDT-Schalter 34 in
der Übertragungsschaltung
hat drei Eingänge/Ausgänge 40, 41 bzw. 42 und
zwei Kontakte 46 und 47, und der SPDT-Schalter 33 in
der Empfangsschaltung hat drei Eingänge/Ausgänge 43, 44, 45 und
zwei Kontakte 48, 49. Der Ausgang 41 des
Schalters 34 ist mit dem Eingang 44 des SPDT-Schalters 33 verbunden.
Im normalen Sende- und Empfangsmodus sind die Kontakte 46 und 48 der
SPDT-Schalter 34, 33 jeweils geschlossen, und die
Kontakte 47, 49 sind offen. Um zum Überwachungsmodus überzuwechseln,
wird eine geeignete DC-Spannung 35 angelegt und die Kontakte 46 und 48 sind
offen (wie in 2 gezeigt) und die Kontakte 47, 49 sind
geschlossen. Dadurch wird die Übertragung
von der Antenne 31 so lange gestoppt, bis die Kontakte 46 offen
sind, und die empfangenen Signale werden zu dem Bildfilter 36 und
dem Steuergenerator 37 geführt. Der Steuergenerator 37 tastet
die Frequenzbänder
FT und FR ab und
führt diese
Signale dem Rahmenprozessor 63 zu, welcher diese zu Digitalsignalen
verarbeitet. Die BCF 51 bestimmt eine Messung für jegliche
geeignete Anzeige von Signalstärke
oder Signalqualität
aus den Signalen von dem Rahmenprozessor 63, z.B. die Messung
Rxlev, die von der GSM-Empfehlung ETS 300578 bekannt ist, welches
als das RMS-empfangene Signal an dem LPTS 2 definiert ist,
gemessen über
dem gesamten Bereich von –110
dBm bis –48
dBm, mit einer Genauigkeit von +4 dB von –110 dBm bis –70 dBm,
und mit einer Genauigkeit von +6 dB über den gesamten Bereich. Die
Ergebnisse des Überwachens
können
lokal vor der Übertragung
an das OMC 24 gespeichert werden, z.B. auf einem Band oder
einem Plattenlaufwerk, oder direkt zu dem OMC 24 übertragen
werden. Die Ergebnisse können über ein
Modem 9 entlang der Übertragungsleitung 11 übertragen
werden. Die BCF 51 kann schon eine Vorauswahl treffen,
z.B. eine Löschung
von speziellen Frequenzen, welche wahrscheinlich eine Interferenz verursachen,
z.B. oberhalb eines bestimmten Schwellwertes, bevor die Ergebnisse
an die OMC 24 gesendet werden.
-
Um
die obige Ausführungsform
auszuführen, kann
die LPBTS 2 eine Verarbeitungsvorrichtung 60 beinhalten,
z.B. einen Rechner oder eine Verarbeitungsplatine, vorzugsweise
in dem BCF 51 für
das Managen der Übertragungsfrequenzbandmessung, das
periodische Schalten der SPDT-Schalter, welche die DC-Spannungssignale
auf der Leitung 35 nutzen, und der Steuergeneratoren für den Empfang
des Übertragungsfrequenzbandes,
das Analysieren der Ergebnisse, welche durch den Rahmenprozessor 63 während des Überwachens
geliefert werden, und die periodische Übertragung der Ergebnisse an
die OMC 24.
-
In Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die SPDT-Schalter 33, 34 durch
die BCF 51 gesteuert, so dass die gesamte Übertragung
verhindert wird, z.B. zu einer Zeit der geringen Nutzung des Mikrozonensystems 10,
z.B. täglich
zu einer Zeit zwischen 2 und 3 Uhr morgens. In Übereinstimmung mit einer anderen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die komplette Übertragung nicht unterbrochen, sondern
es wird nur die Bakenfrequenz für
einen Teil jedes Rahmens 26 nicht übertragen. Um in der Lage zu
sein, die Übertragungsfrequenzen
zu überwachen,
werden einige Zeitschlitze auf der Bakenfrequenz in jedem Rahmen
zum Überwachen
benutzt, wie dies mit Bezug auf 3 beschrieben
wurde. Um dies zu tun, werden die SPDT-Schalter 33, 34 synchron
mit den Zeitschlitzen 25 betrieben, so dass es während gewisser
Schlitze, z.B. der Schlitze 6 und 7 jedes Rahmens, welche die Überwachungsschlitze genannt
werden können,
keine Übertragung
von den LPBTS 2 auf der Bakenfrequenz gibt. Stattdessen
ist der LPBTS 2 in dem Überwachungsmodus
mit all den empfangenen Signalen, welche zu dem Steuergenerator 37 durchgelassen
wurden. Während
des Überwachungsmodus
ist das Mikrozonensystem 10 ruhig, und die Schlitze stehen
für das Überwachen
zur Verfügung.
Innerhalb der Mikrozone 10 werden die Übertragungen von den LPBTS 2, 4, 6 synchronisiert,
so dass das komplette System 10 während der Überwachungsschlitze, z.B. 6
und 7 in jedem Rahmen, ruhig ist. Dies verhindert, dass einer der
LPBTS 2, 4, 6 überträgt bzw. sendet, während einer
der anderen am Überwachen
ist. Basierend auf den überwachten Signalstärken können die
Entscheidungen über
das Zuordnen von Frequenzen innerhalb des Mikrozonensystems 10 für jedes
LPBTS entweder lokal innerhalb des Mikrozonensystems 10,
falls die BCF 51 jeder LPBTS ausreichend Verarbeitungskapazität aufweist,
oder ferngesteuert in dem OMC 24 durchgeführt werden.
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In Übereinstimmung
mit einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind alle Sende- und Empfangsbasisstationen
BTS 16, 18, 22 und die LPBTS 2, 4, 6 gemeinsam
synchronisiert, so dass der Schlitz "0" jedes
Rahmens immer zu dem gleichen absoluten Zeitpunkt von jeder BTS
oder LPBTS übertragen
wird. In Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
sind die mobilen Stationen 12, welche innerhalb sowohl
dem Mikrozonensystem 10 als auch dem größeren zellbasierten System 15 gleich
arbeiten können,
speziell für
das Gebrauchen der diskontinuierlichen Übertragung der Bakenfrequenz
von LPBTS 2, 4, 6 oder BTS 16, 22, 24 adaptiert.
In Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform nutzen
die mobilen Stationen 12 nur Werte von empfangenen Signalen
während
eines Teiles jedes Rahmens der Bakenfrequenz, in welchem garantiert
ist, dass eine Übertragung
stattfindet, z.B. würde
in den Ausführungsformen,
welche oben beschrieben sind, jede mobile Station die empfangenen Übertragungen in
Zeitschlitzen 0–5
für Messzwecke
verwenden, wenn die Signalstärken
vor unterschiedlichen Zellen an die wartenden. BTS oder LPBTS berichtet
werden. Im Allgemeinen wird eine mobile Station 12 an einer
Zelle warten und wird ihre Synchronisation von einer BTS oder LPBTS 2, 4, 6, 16, 18, 22 übernehmen.
Die Signale von anderen BTS oder LPBTS werden zu ein wenig unterschiedlichen
Zeitpunkten aufgrund der unterschiedlichen Entfernungen zwischen den
Mobilstationen 12 und den jeweiligen BTS oder LPBTS ankommen.
Diese Unterschiede sind gewöhnlich
klein und können
für Signalstärkemessungen
ignoriert werden. Falls notwendig, kann die mobile Station 12 ein
wenig nach dem Beginn des Schlitzes "9" starten,
um Messungen aufzunehmen, und ein wenig vor dem Ende des Endmessungsschlitzes stoppen,
z.B. Schlitz "5". Der Nachteil dieser
Ausführungsform
besteht darin, dass es keine unterschiedliche Behandlung zwischen
dem Mikrozonensystem 10 und dem zellbasierten System 15 gibt,
basierend auf der reduzierten durchschnittlichen Energie, welche
durch die LPBTS in dem Mikrozonensystem übertragen wird. Um diese unterschiedliche
Behandlung beizubehalten, während
der mobilen Station 12 gestattet wird, sich an das Mikrozonensystem 10 anzugleichen,
wenn es innerhalb des Bereiches eines derartigen Systems ist, kann
die Vorgehensweise, wie sie in 7 gezeigt
wird, von den mobilen Stationen entsprechend der vorliegenden Erfindung
angenommen werden. Im Allgemeinen kann eine Mobilstation 12 nur
von den Signalstärken
einer begrenzten Anzahl von benachbarten Zellen berichten, z.B. ein
Maximum von 6 Messungen. Dies beruht auf der begrenzt zur Verfügung stehenden
Zeit für
die mobile Station 12, um Messungen an die BTS 16, 20, 22 zu senden.
Die Prozedur, welche in 7 gezeigt wird, basiert auf
dem Gebrauchen des Basisstations-Identitätscodes (BSIC), welcher ein
Code ist, welcher sich auf jede Zelle eines zellbasierten Netzwerkes
bezieht, welcher durch die BTS dieser Zelle übertragen wird, z.B. als ein
8-Bit-Codewort, welches auf dem Synchronisationskanal gefunkt wird,
wobei die Bakenfrequenz jeder Zelle benutzt wird. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung sind die BSIC-8-Bit-Zahlen so zugeordnet,
dass eine mobile Station 12 sie identifizieren kann, wenn
eine Zelle Teil eines Mikrozonensystems 10 oder eines zellbasierten
Systems 15 ist. Wenn die mobile Station 12 gut innerhalb
des zellbasierten Systems 15 ist, werden die Signalleistungs-
oder -qualitätsmessungen
auf allen Schlitzen 25 auf der Bakenfrequenz durchgeführt. Wenn
irgendwelche Signale von dem Mikrozonensystem aufgenommen werden,
wird die durchschnittliche Energie so niedrig sein, dass sie nicht
in der Liste der obersten sechs Signalstärken oder Qualitätspegel
enthalten sind, welche an die BTS in der Zelle berichtet werden,
auf welcher die mobile Station 12 in Warteposition ist.
Im Schritt 110 wird die Liste der BSIC's der sechs höchsten Pegel in der mobilen
Station 12 bestimmt, und im Schritt 120 wird die
Liste untersucht, um zu sehen, ob irgendeiner eine Kennung trägt, welche
die Präsenz
einer Übertragung
von einem Mikrozonensystem 10 anzeigt. Falls dies nicht der
Fall ist, wird die Liste wie gewöhnlich
im Schritt 160 berichtet. Wenn eine BSIC von der Untergruppe des
Mikrozonensystems bestimmt ist, wird deren Position innerhalb der
Liste in Schritt 130 bestimmt. Wenn die Position der BSIC
von einem Mikrozonensystem 10 in der Liste höchster Signalqualitäten oder Signalstärken innerhalb
einer bestimmten Entfernung von der Spitze ist, z.B. innerhalb der
obersten drei, ändert
die mobile Station 12 ihr Messverfahren im Schritt 140 zu
den für
die Mikrozonensysteme erforderlichen, d.h. sie wählt nur die Signale für das Messen
von den Zeitschlitzen aus, in welchen ein Signal garantiert ist,
z.B. die Schlitze 0–5
für jeden
Rahmen. Die mobile Station 12 verbleibt in diesem Messmodus,
bis es keine benachbarte Mikrozonenzelle mehr gibt, welche ein Signal
auf einer Bakenfrequenz funkt, deren Qualität oder Signalstärke innerhalb
der obersten drei in der Liste liegt. Falls die Messung von der
Mikrozonenzelle in dem unteren Bereich der Liste liegt, z.B. in
den Positionen 4 bis 6, ignoriert die mobile Station 12 diese
Messung im Schritt 150, und die mobile Station wählt eine
andere Zelle aus, um zu berichten, auf welcher es keine Mikrozonenzelle
gibt.
-
In Übereinstimmung
mit noch einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Zuordnung von Frequenzen für das Gebrauchen durch
die LPBTS 2, 4, 6 lokal innerhalb der
Mikrozonenschaltung 10 durchgeführt. Beispielsweise werden
die benachbarten Frequenzen zu den Bakenfrequenzen gewöhnlich weder
in der Zelle genutzt, wo die Bakenfrequenz übertragen wird, noch in den
benachbarten Zellen. Diese benachbarten Frequenzen können durch
die Überwachungseinrichtung
selektiert werden, entsprechend der vorliegenden Erfindung, nachdem
einmal die Bakenfrequenzen von benachbarten Zellen identifiziert
worden sind. Vorzugsweise sind unabhängige Frequenzen jeder der LPBTS 2, 4, 6 zugeordnet.
-
Während die
Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde,
ist für
Fachleute davon auszugehen, dass verschiedene Änderungen oder Modifikationen
in der Gestaltung und im Detail gemacht werden können, ohne vom Umfang dieser
Erfindung abzuweichen.