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EP0199266A1 - Mobile radio system - Google Patents

Mobile radio system

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EP0199266A1
EP0199266A1 EP19860105205 EP86105205A EP0199266A1 EP 0199266 A1 EP0199266 A1 EP 0199266A1 EP 19860105205 EP19860105205 EP 19860105205 EP 86105205 A EP86105205 A EP 86105205A EP 0199266 A1 EP0199266 A1 EP 0199266A1
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Tomkewitsch Romuald Dipl.-Ing. Von
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Siemens AG
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Abstract

1. Mobile radio system or producing telephone connections from and to vehicles (F) via radio links between vehicle-side mobile radio sets (MB) and stationary base stations (FuKo), the geographical area covered by the system being subdivided into a multiplicity of partially overlapping radio zones (Z1 to Zn) and each radio zone having a base station (FuKo) permanently assigned to it and in each case locating devices being provided in order to identify the radio zone (Z1 to Zn) corresponding to the location of the vehicle and to assign the mobile radio set (MB) to the base station corresponding to this radio zone, characterized in that in the vehicles (F) in each case a navigation unit (N) is provided which determines the location data of the vehicle by means of a vehicle-own dead-reckoning navigation system (KON), these data being corrected on passing stationary beacons with the beacon location data received thereby, and in that the mobile radio system is configured in such a way that the location data in each case determined in the navigation unit (N) are transmitted to the mobile radio set (MB) of the vehicle (F) and in that the mobile radio set (MB) evaluates these location data by comparison with the local data of the individual radio zones (Z1 to Zn) to determine the associated radio zone or the associated base station (FuKo).

Description


  
 



  Mobilfunksystem
Die Erfindung betrifft ein Mobilfunksystem zur Herstellung von Fernsprechverbindungen von und zu Fahrzeugen über Funkstrecken zwischen fahrzeugseitigen Mobilfunkgeräten und ortsfesten Funkkonzentratoren, wobei das vom System erfasste geografische Gebiet in eine Vielzahl von sich teilweise überlappenden Funkzellen unterteilt und jeder Funkzelle ein Funkkonzentrator fest zugeordnet ist und wobei jeweils Ortungseinrichtungen vorgesehen sind, um die dem Fahrzeugstandort entsprechende Funkzelle zu identifizieren und das Mobilfunkgerät dem dieser Funkzelle entsprechenden Funkkonzentrator zuzuordnen.



   Das System der Funkzellen in Mobilfunksystemen dient dazu, die nur begrenzt zur Verfügung stehenden Funkkanäle vielfach verwendbar zu machen. Dabei wird die Sendeleistung der Mobilfunkgeräte in den Fahrzeugen und der Funkkonzentratoren so niedrig gewählt, dass sie im wesentlichen nur innerhalb einer Funkzelle empfangen werden kann. In einem gewissen räumlichen Abstand können dann dieselben Kanäle wiederum verwendet werden. Soll die Gesamtzahl der Teilnehmer an dem Mobilfunksystem erhöht werden, ohne dass zusätzliche Funkfrequenzen verfügbar sind, so muss die Zahl der Funkzellen erhöht und deren Grösse damit verkleinert werden, wobei gleichzeitig auch die Sendeleistung herabgesetzt wird.



   Ein Problem bei Mobilfunksystemen ist die Zuordnung der Fahrzeugpositionen zu den jeweils zuständigen Funkzellen bzw. den zugehörigen Funkkonzentratoren. Bei herkömmli chen Systemen (IEEE Transactions on Vehicular   Technology,    Febr. 1977, Seiten 43 bis 46) wird zu diesem Zweck eine Fahrzeugortung mittels Feldstärkemessung oder mittels Laufzeitmessung durchgeführt. Dabei werden jeweils Signale zwischen den Funkkonzentratoren und den in ihrer Reichweite befindlichen Fahrzeugen ausgetauscht, wobei durch Bestimmung der Feldstärke oder durch Messung der Laufzeiten festgestellt wird, welcher Funkkonzentrator dem Fahrzeug am nächsten liegt bzw. die besten Empfangsbedingungen besitzt.

  Derartige Messverfahren sind zwar brauchbar, solange die Funkzellen eine relativ grosse Ausdehnung haben, so dass Signalverfälschungen, beispielsweise Laufzeitverfälschungen durch Reflexionen an Gebäuden und dergl., nicht ins Gewicht fallen. Müssen jedoch die Durchmesser der Funkzellen aus den obengenannten Gründen auf einen oder wenige Kilometer verkleinert werden, so steigen die Anforderungen an die Funkortung. Im bebauten Gebiet wird die Ortungsgenauigkeit wegen der bereits erwähnten gestörten Ausbreitung der Funkwellen prinzipiell begrenzt, da hohe Gebäude die direkte Funkübertragung abschirmen. Ein Funkkontakt kommt dabei nur über Umwege durch zahlreiche Reflexionen zustande, wobei diese Umwege durchaus einige Kilometer betragen können und damit in der Grössenordnung der Funkzellendurchmesser liegen können.

  Wenn dieser Fall eintritt, dann sind die Ortungsfehler für das System nicht mehr tragbar.



   Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mobilfunksystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Ortung der Fahrzeuge und damit deren Zuordnung zu bestimmten Funkzellen und Funkkonzentratoren auf einfache Weise und mit hoher Genauigkeit ermöglicht ist, so dass die Zuveriässigkeit des Systems erhöht wird.



   Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in den Fahrzeugen jeweils ein   Naviga-    tionsgerät vorgesehen ist, welches beim Passieren ortsfester Baken Daten über deren Standort empfängt und diese während der Fahrt mittels einer fahrzeugeigenen Koppelnavigationseinrichtung aktualisiert, dass die jeweils in dem Navigationsgerät ermittelten Standortdaten dem Mobilfunkgerät des Fahrzeuges übermittelt und durch Vergleich mit den Ortsdaten der einzelnen Funkzellen zur Bestimmung der zugehörigen Funkzelle bzw.



  des zugehörigen Funkkonzentrators ausgewertet werden.



   Die Erfindung arbeitet also mit einem bakengestützen Koppelnavigationssystem, mit welchem eine sehr genaue Standortbestimmung der Fahrzeuge ständig während der Fahrt durchführbar ist.



  Der Aufbau eines derartigen Ortungssystems allein als Ergänzung für das Mobilfunksystem wäre zwar verhältnismässig aufwendig. Die Kosten für eine solche Ortung im Mobilfunksystem werden aber dann minimal, wenn ein Navigationssystem der geschilderten Art ohnehin als Teil eines Verkehrsleitsystems für den individualverkehr vorhanden ist, wobei die Infrastruktur für die Leitbaken im Rahmen des Verkehrsleitsystems aufgebaut ist und die einzelnen Fahrzeuge mit einem Navigationsgerät ausgerüstet sind. Ein derartiges Zielführungssystem ist beispielsweise in den EP PSen 00 21 060 und 00 25 193 beschrieben.



   Wird ein derartiges Verkehrsleitsystem für den Bereich des Mobilfunksystems flächendeckend eingeführt, um eine wirksame Verkehrsleitung, eine bessere Nutzung der Verkehrsflächen, eine Sen-.



  kung des Treibstoffverbrauches, der Umweltbelastung und des Unfallrisikos zu erreichen, so ist damit zu rechnen, dass etwa zwischen 25 % und 50 % aller Fahrzeuge mit den Einrichtungen für die   Nutzung des Leitsystems ausgestattet werden. Erfahrungsgemäss ist dann damit zu rechnen, dass auf jeden Fall Fahrer mit gehobenen Ansprüchen ihre Fahrzeuge mit den Einrichtungen für dieses System ausrüsten und damit über ein Navigationsgerät der obengenannten Art verfügen. Damit kann man aber davon ausgehen, dass alle Anwärter auf ein Autotelefon, die man mit grosser Sicherheit dieser Gruppe zurechnen kann, über die entsprechenden Einrichtungen zur Koppelnavigation verfügen.



  Macht man nun also diese Positionsbestimmung erfindungsgemäss dem Mobilfunksystem nutzbar, indem die fahrzeugseitigen   Mobiifunkgeräte    die ermitteilen Positionskoordinaten übernehmen, so kann die herkömmliche Positionsbestimmung bei den Funkkonzentratoren   enffallen,    wodurch das Mobilfunksystem vereinfacht, in seiner Zuverlässigkeit erhöht und in seiner Infrastruktur verbilligt wird.



   In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung werden die im Fahrzeug durch das Navigationsgerät ermittelten Positionsdaten einfach dem Mobilfunkgerät übergeben und von diesem an die erreichbaren Funkkonzentratoren übertragen, wobei die Zuordnung zu den Funkzellen in den Funkkonzentratoren errechnet wird. Noch vorteilhafter ist es allerdings, wenn im Mobilfunkgerät des Fahrzeuges die Daten der Funkzellen nach Lage und Abmessungen gespeichert werden, so dass die Mobilfunkgeräte selbständig durch Vergleich der Funkzellendaten mit den Positionsdaten des Fahrzeugs berechnen können, in weicher Funkzelle sie sich gerade befinden. Sie können sich dann auf den entsprechenden Funkkanal schalten und bei den jeweiligen Funkkonzentratoren an-bzw. abmelden.

  Die Speicherung der Funkzellendaten erfolgt je nach der Form dieser Funkzellen, beispielsweise durch Speicherung der Koordinaten der Eckpunkte von Rechtecken oder durch Speicherung der Mittelpunktkoordinaten und der Radien von Kreisen.



   Im allgemeinen würde es allerdings zuviel Speicherplatz beanspruchen, die Daten für sämtliche Funkzellen des gesamten Systemgebiets in jedem Mobilfunkgerät zu speichem. Vorteilhaft ist es deshalb, wenn die jeweiligen Baken beim Passieren eines Fahrzeugs neben den Standortkoordinaten auch die Lagekoordinaten für die Funkzellen eines gewissen Umgebungsbereiches mit übertragen, so dass diese jeweils dem Mobilfunkgerät zugeführt und in diesem gespeichert werden können.



   Soweit der Fahrzeugführer zum Zweck der individuellen Verkehrsleitung sein Reiseziel in einen Zielspeicher des Fahrzeugs eingegeben hat, kann diese Information zusätzlich für das Mobilfunksystem ausgenutzt werden. Aufgrund der Kenntnis der empfohlenen Fahrtroute kann den betreffenden Funkkonzentratoren ein Wechsel in eine benachbarte Funkzelle bereits vorangekündigt werden. Auf diese Weise ist es auch möglich, in Überlappungszonen ein Telefongespräch von Anfang über die Funkzelle zu führen, in die das Fahrzeug einfährt. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit, während eines Gesprächs einen Kanalwechsel vorzunehmen, auch bei Funkzellen kleiner Abmessungen nur selten vorliegen.



   Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Fahrzeug in schematischer Dar stellung mit einer Bake und einem Funkkon zentrator sowie den in einem Blockschaltbild dargestellten Einrichtungen für die Zuord nung von Ortung und Mobilfunksystem,
Fig. 2 die   schematische    Darstellunge einiger
Funkzellen mit Funkkonzentratoren und zu geordneten Fahrzeugen.



   Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die gerätetechnische Ausgestaltung der erfindungsgemässen Kombination eines Mobilfunksystems mit einem Navigationssystem. Ein Fahrzeug F enthält ein Mobilfunkgerät MB, welches über eine Antenne AN in bekannter Weise mit einem ortsfesten Funkkonzentrator FuKo, der in Sendereichweite steht, in Verbindung tritt und auf Bedarf eine Fennsprechverbindung über diesen Funkkonzentrator aufbaut. Um die Zuordnung des Fahrzeugs zu einer bestimmten Funkzelle und zu einem zugehörigen Funkkonzentrator zu ermitteln, ist das Mobilfunkgerät MB mit einem Navigationsgerät N verbunden, welches im Fahrzeug ständig dessen aktuellen Standort feststellt.

  Zu diesem Zweck enthält das Fahrzeug auch noch eine   Koppelnavigationseinrlchtung    KON, welches die Messwerte einer Magnetfeidsonde MS und eines Radimpulsgebers RIG verarbeitet und den daraus jeweils errechneten Wegvektor an das Navi   gationsgerät    gibt Um eine Fehlersummierung des   Koppelnavigationssystems    zu vermeiden, sind über das Strassennetz verteilt, vorzugsweise an wichtigen Kreuzungen, Baken BK aufgestellt, welche jeweils unter anderem genaue Standortmeldungen mit ihren eigenen Positionskoordinaten aussenden, so dass jedes passierende Fahrzeug diese Koordinaten empfangen und zur Korrektur seines Navigationsgerätes N verwerten kann.

 

   Die Informationsübertragung zwischen den Baken BK und den Fahrzeugen F erfolgt z. B. über Infrarotgeräte, wobei in jeder Bake jeweils ein Infrarotsender SB und ein Infrarotempfänger EB, in den einzelnen Fahrzeugen jeweils ein Infrarotsender SF  und ein Infrarotempfänger EF angeordnet sind. Die Infrarotgeräte der Baken können beispielsweise an Signalmasten SM der Strassenkreuzungen zusätzlich zu den Verkehrssignalgebern VSG angeordnet sein. Die Bake BK steht über eine Leitung L mit einer Leitzentrale LZ in Verbindung und erhält von dort auch Leitinformationen. Da die Bake BK ebenso wie das Navigationsgerät N des Fahrzeugs Teil eines Zielführungs-bzw.

  Leitsystems für Fahrzeuge sind, werden zwischen der jeweiligen Bake BK und dem jeweils passierenden Fahrzeug F nicht nur die erwähnten Standortdaten, sondern zusätzliche Leitinformationen   ausgetayscht,    beispielsweise ein in einem Zielspeicher ZSp des Fahrzeugs eingegebener Zielwunsch des Fahrzeugs vom Fahrzeug F zur Bake BK bzw. Fahrtrichtungsempfehlungen und andere Informationen von der Bake BK zum Fahrzeug F. In dem Bediengerät B des Fahrzeugs sind neben dem bereits erwähnten Zielspeicher ZSp eine Eingabetastatur TA sowie eine Richtungsanzeige RA vorgesehen.



  Dies ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung, so dass hierauf nicht weiter eingegangen wird.



   Der im Navigationsgerät N des Fahrzeugs jeweils errechnete aktuelle Standort wird, vorzugsweise in Form von Koordinaten, dem Mobilfunkgerät MB zugeführt und dort in einer Vergleichseinrichtung VGL mit Funkzellendaten verglichen, die beispielsweise in einem Funkzellenspeicher FSp gespeichert sind. Entsprechend dem Vergleichsergebnis stellt das Mobilfunkgerät fest, in welcher   Funkzeile    sich das Fahrzeug befindet und mit welchem Funkkonzentrator dementsprechend eine gewünschte Fernsprechverbindung aufgebaut werden soll. Die im Funkzelienspeicher FSp gespeicherten Daten für die verschiedenen Funkzellen werden ebenfalls jeweils beim Passieren einer Bake BK von dieser an das Fahrzeug übertragen und dem Mobilfunkgerät MB zur Aktualisierung des Speichers FSp übertragen.

  Dabei genügt es, wenn jeweils für die Funkzellen im Umgebungsbereich der Bake die Daten übertragen und gespeichert werden.



   Wenn im Zielspeicher ZSp des Fahrzeugs ein Zielwunsch eingegeben ist, kann dieser bzw. eine dem Zielwunsch entsprechende, von der Bake empfangene Leitempfehlung, ebenfalls dem Mobilfunkgerät mitgeteilt werden. Aufgrund solcher Zieldaten kann das Mobilfunkgerät MB dem Funkkonzentrator bereits einen Wechsel von einer Funkzelle zu einer anderen ankündigen. Andererseits ist es möglich, bereits beim Aufbau einer Funk-Fernsprechverbindung die Zieldaten zu berücksichtigen und von zwei in Betracht kommenden Funkkonzentratoren denjenigen auswählen, in dessen Be reich bzw. in dessen Funkzelle sich das Fahrzeug im weiteren Verlauf befinden wird.



   In Fig. 2 sind schematisch verschiedene Funkzellen   Zl    bis Zn dargestellt, deren Grösse z. B. der Besiedelungsdichte oder der Verkehrsdichte angepasst ist. Sie werden jeweils durch ihre    Mittelpunkt-Koordinaten (x,; y,), (x2; y2) bis (Xn ; Yn    und ihre Radien   r1,    r2 bis   rnbeschrieben.    Jeder Funkzelle ist ein Funkkonzentrator zugeordnet, z.



  B. der Funkkonzentrator FuKol der Funkzelle Z1.



  Die Bake BK überträgt diese Zellenbezeichnungen und -koordinaten sowie ihre eigenen Koordinaten    (xe      YB)    an alle passierenden Fahrzeuge, in Fig. 2 z. B. an das Fahrzeug F1. Das Navigationsgerät N (Fig. 1) bestimt während der weiteren Fahrt laufend die Position des jeweiligen Fahrzeugs und teilt diese dem Mobilfunkgerät MB mit. Dieses kann durch einfache Berechnung feststellen, in welcher Funkzelle sich das Fahrzeug befindet.



   Das Fahrzeug F2 bewegt sich bei dem Beispiel in Fig. 2 in einer Überlappungszone der Funkzellen   Z1    und Z3 in Richtung zum Zentrum von Z3. Es ist also sinnvoll, ein beginnendes Gespräch von vornherein über die Funkzelle Z3 und deren Funkkonzentrator FuKo abzuwickeln, weil dann nicht sobald auf einen anderen Kanal umgeschaltet werden muss.

 

   Durch die Übertragung der Funkkreis-Koordinaten über Baken gewinnt man ausserdem eine grössere Freizügigkeit bezüglich des Aufstellungsortes der Funkkonzentrator-Antennen. Bei einer Ortung der Fahrzeuge über Laufzeitmessung müssten sie im Zentrum ihrer Funkzellen angeordnet sein.



  Dort kann jedoch eine Montage unter Umständen auf Schwierigkeiten stossen, weil beispielsweise keine geeigneten Gebäude bzw. Gelände zur Verfügung stehen. Erfolgt die Positionsbestimmung jedoch erfindungsgemäss über Baken, so können die Funkkonzentratoren exzentrisch in den Funkzel len angeordnet werden, wie am Beispiel des Funkkonzentrators FuKo2 in der Funkzelle Z2 dargestellt. Auch eine versorgung von mehreren Funkzellen von einer einzigen Stelle aus, beispielsweise über Richantennen ist möglich. Ein solches Beispiel stellt der Funkkonzentrator FuKo3-4-n dar. 

Claims (5)

  1. 1. Mobilfunksystem zur Herstellung von Fernsprechverbindungen von und zu Fahrzeugen (F) über Funkstrecken zwischen fahrzeugseitigen Mobilfunkgeräten (MB) und ortsfesten Funkkonzentratoren (FuKo), wobei das vom System erfaßte geografische Gebiet in eine Vielzahl von sich teilweise überlappenden Funkzellen (Z1 bis Zn) unterteilt und jeder Funkzelle ein Funkkonzentrator - (FuKo) fest zugeordnet ist und 1. Mobile system for producing telephone connections from and to vehicles (F) via radio links between vehicle-side mobile radio devices (MB) and stationary radio concentrators (FuKo), said detected by the system geographical area divided into a plurality of partially overlapping radio cells (Z1 to Zn) (FuKo) is permanently assigned, and - each radio cell and a radio concentrator
    wobei jeweils Ortungseinrichtungen vorgesehen sind, um die dem Fahrzeugstandort entsprechende Funkzelle (Zt bis Zn) zu identifizieren und das Mobilfunkgerät (MB) dem dieser Funkzelle entsprechenden Funkkonzentrator zuzuordnen, wherein each locating means are provided corresponding to the vehicle location to identify radio cell (Zt to Zn) and to assign the mobile radio set (MB) to the corresponding radio cell of this radio concentrator,

    dadurch gekennzeichnet, characterized,
    daß in den Fahrzeugen (F) jeweils ein Navigationsgerät (N) vorgesehen ist, welches beim Passieren ortsfester Baken (BK) Daten über deren Standort empfängt und diese während der Fahrt mittels einer fahrzeugeigenen Koppelnavigationseinrichtung (KON) aktualisiert, that (F) in the vehicles in each case a navigation unit (N) is provided, which receives on passing stationary beacons (BK) data on their location and this during the journey by means of an onboard dead reckoning navigation device (KON) is updated,
    daß die jeweils in dem Navigationsgerät (N) ermittelten Standortdaten dem Mobilfunkgerät (MB) des Fahrzeuges (F) übermittelt und durch Vergleich mit den Ortsdaten der einzelnen Funkzellen (Z1 bis Zn) zur Bestimmung der zugehörigen Funkzelle bzw. des zugehörigen Funkkonzentrators (FuKo) ausgewertet werden. that each of the navigation device (N) detected location data to the mobile device transmits (MB) of the vehicle (F) and evaluated by comparison with the local data of the individual radio cells (Z1 to Zn) to determine the associated radio cell or the associated radio concentrator (FuKo) become.
  2. 2. Mobilfunksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß in dem jeweiligen Mobilfunkgerät (MB) ein Speicher (FSp) zur Speicherung der Ortsdaten für mehrere Funkzellen vorgesehen ist. 2. Mobile radio system according to claim 1, characterized in that in each mobile radio device (MB) a memory (FSP) is provided for storing the local data for a plurality of radio cells.
  3. 3. Mobilfunksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Baken (BK) jeweils die Ortsdaten für eine oder mehrere Funkzellen (Z1 bis Zn) an die passierenden Fahrzeuge (F) übermittelt werden. 3. Mobile radio system according to claim 2, characterized in that from the beacons (BK) are transmitted in each case the local data for one or more radio cells (Z1 to Zn) to the passing vehicles (F).
  4. 4. Mobilfunksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Fahrzeugen (F) ermittelten Standortdaten über das Mobilfunkgerät (MB) an die erreichbaren Funkkonzentratoren (FuKo) übertragen und dort zur Zuordnung des Fahrzeuges (F) zu einer Funkzelle (Z1 bis Zn) ausgewertet werden. transmitted and 4. Mobile radio system according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the vehicles (F) detected location data on the mobile station (MB) to the accessible radio concentrators (FuKo) there for assigning the vehicle (F) to a radio cell (Z1 to Zn) are evaluated.
  5. 5. Mobilfunksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt von in den Fahrzeugen jeweils vorgesehenen Zielspeichern (ZSp) bzw. von den Baken (BK) empfangene Leitempfehlungen an das Mobilfunkgerät - (MB) übermittelt werden und daß die Zuordnung zu einem Funkkonzentrator (FuKo) unter Berücksichtigung dieser Zieldaten vorgenommen wird. 5. Mobile radio system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the content of in each case provided in the vehicles destination memories (ZSp) or from the beacons (BK) received route recommendations to the mobile device - (MB) are transmitted and that the assignment to a radio concentrator (FuKo) is carried out taking into account these destination data.
EP19860105205 1985-04-17 1986-04-15 Mobile radio system Expired - Lifetime EP0199266B1 (en)

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