EP0966806B1 - Verfahren zur informationsübermittlung an einen mobilen empfänger, wie einen pager, unter verwendung von rundfunksendern - Google Patents

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EP0966806B1
EP0966806B1 EP98922592A EP98922592A EP0966806B1 EP 0966806 B1 EP0966806 B1 EP 0966806B1 EP 98922592 A EP98922592 A EP 98922592A EP 98922592 A EP98922592 A EP 98922592A EP 0966806 B1 EP0966806 B1 EP 0966806B1
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EP
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radio
bit rate
aud
inf
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Prior art date
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EP98922592A
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Manfred Tasto
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H04H60/00—Arrangements for broadcast applications with a direct linking to broadcast information or broadcast space-time; Broadcast-related systems
    • H04H60/76—Arrangements characterised by transmission systems other than for broadcast, e.g. the Internet
    • H04H60/81—Arrangements characterised by transmission systems other than for broadcast, e.g. the Internet characterised by the transmission system itself
    • H04H60/90—Wireless transmission systems
    • H04H60/91—Mobile communication networks
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04H60/00—Arrangements for broadcast applications with a direct linking to broadcast information or broadcast space-time; Broadcast-related systems
    • H04H60/09—Arrangements for device control with a direct linkage to broadcast information or to broadcast space-time; Arrangements for control of broadcast-related services
    • H04H60/14—Arrangements for conditional access to broadcast information or to broadcast-related services

Definitions

  • the invention relates to a method for transmission information to a mobile recipient, e.g. at one Pager or to a handset of a cellular or satellite telecommunications system.
  • the invention also relates to a radio transmitter for broadcasting a radio signal, with an encoder for compression and digital coding of an analog input signal, with a modulator to which the encoded signal is supplied, as well as with one in the short-medium or long wave range working high frequency stage, the broadcast signal shutdown with fluctuating bit rate.
  • the invention also relates to a mobile device Receiver that arrives to receive blocks of information digitally encoded information and for storage and / or display of the decoded information is.
  • Usual pagers and mobile phones work in a frequency range from 100 MHz to a few GHz and are based solely on physical conditions can not be used everywhere, because the Radio waves through obstacles such as walls, soil, metal walls etc. are shielded.
  • a handset cannot be reached for other reasons be, for example, if it is in a region without a network infrastructure of the network operator because it is for security reasons must be switched off, as in aircraft or intensive care units, or because other physical Effects such as the Doppler effect in otherwise moving vehicles, Fading, etc. do not allow a connection.
  • the handset user If the handset user establishes a connection wants, he can use the satellite phone or its antenna put it in the correct line-of-sight position. The user the handset can not ensure that during the antenna of his when traveling in vehicles of any kind Satellite phones are in a "line-of-sight" position located, it is therefore not for other telephone subscribers reachable and cannot receive your call.
  • the invention is based on a method of the type mentioned, in which according to the invention a specific one to be sent to the recipient Information from at least one broadcaster in addition to a radio signal is emitted, the transmitter after a digital method is modulated, in which the data rate through data compression and a fluctuating bit rate is adapted to the broadcast signal to be transmitted, and in Periods in which the maximum possible bit rate is not is sent by the difference between the maximum bit rate and the one claimed by the broadcast signal Free channel capacity given with the specific bit rate Information is replenished.
  • the invention offers the advantage that for the transmission of information, in particular a short message in the sense of well-known Pager news, existing facilities, namely the radio stations for short, medium and long waves can be used.
  • existing facilities namely the radio stations for short, medium and long waves can be used.
  • the accessibility of the mobile Receiver is significantly improved, the frequency range of the broadcast band used is aware of the requirements can be chosen accordingly.
  • the invention therefore does not require the establishment of new transmitters, what about the scarce frequencies in the KW, MW and LW range anyway encounter difficulties, rather must only existing transmitters are modernized without new locations or antennas would be required.
  • the broadcast signals are scaled dynamically or it a Huffman variable length is used to encrypt the broadcast signals Code used.
  • bit congestion of the to be sent exceeding the predetermined dimension specific information due to insufficient channel capacity the bit rate of the encoded broadcast signals temporarily lowered becomes. This can, for example, if more complex Broadcast signals have led to such a bit jam that Transmission of the specific information usually the required bit rate reduction for the broadcast signal will hardly be noticed.
  • the broadcasting station or stations in the range from 150 kHz to 30 MHz is or will be operated, the simultaneous Broadcast on different frequencies, e.g. in the L wound can bring special advantages in the MW range.
  • the task also starts with a radio station cited type solved, in which according to the invention the encoder specific information is also supplied and the encoder is set up in time segments, in which the maximum possible bit rate is not sent, by the difference between the maximum bit rate and the given free bit rate claimed by the broadcast signal Fill channel capacity with the specific information
  • the encoder specific information is also supplied and the encoder is set up in time segments, in which the maximum possible bit rate is not sent, by the difference between the maximum bit rate and the given free bit rate claimed by the broadcast signal Fill channel capacity with the specific information
  • An expedient variant provides that the encoder does this is set up for higher priority broadcast signals Forward transmission as specific information.
  • the encoder is set, the priority of the signals from headers read from signal blocks.
  • a cheap variant is characterized in that the encoder is set up from a predeterminable bit jam the bit rate of the specific information to be sent temporarily lower the coded broadcast signal.
  • a mobile receiver can do the above serve specified type, in a process with the named Features and for receiving a transmitter with the related is also used above features.
  • the mobile receiver can be contained in a pager or it can be used as an additional receiver in a mobile device or be included in a satellite phone.
  • the base stations FIP1, FIP2 of a mobile radio network e.g. a GSM network, the cells of which are symbolic as dash-dotted circles are drawn.
  • a cell there is a POP handset.
  • the base stations FIP1, FIP2 and others are assigned a base station controller BSC and this is superordinate to a mobile radio switching unit MSC, access to the so-called Visitor Location Register VLR or the Home Location Register HLR and others not shown Units, such as an authentication register.
  • the base station controller BSC stands over a suitable one Interface with a landline, e.g. an ISDN network ISDN in connection.
  • Fig. 1 are also two radio transmitters TRA, TRA 'with antennas SAN, SAN '.
  • the supply of radio broadcasters with a radio signal AUD namely an audio signal e.g. from a radio studio RFS, what for the broadcaster TRA is indicated with a direct line, whereas the Transmitter TRA 'in connection with the Studio RFS via a network NET stands.
  • the transmitters TRA, TRA ' are in principle connected to the NET network Connection, which is symbolically indicated here with an open block is. It may be the cellular network Fixed network or a superordinate network. It is possible but also a direct connection of a TRA transmitter, TRA 'with a base station FIP1, FIP2.
  • Fig. 1 further shows a communications satellite SAT, a satellite phone SPP and a BST ground station serving the communications satellite SAT is assigned and with at least that Communication network NET is connected.
  • the radio broadcaster TRA come information from a satellite receiver SRE, which the satellite receiver receives from the satellite SAT receives.
  • a dashed line can also be used direct connection between the ground station BST and the transmitter TRA exist.
  • a handset POP In anticipation of FIG. 4, a handset POP can be seen has an HF part HFT which is connected to an antenna ANT stands.
  • the SPP handset also contains a digital one Signal processor DSP and an audio unit AUD, which too a speaker LSP and a microphone MIC connection.
  • An essential part of the handset is a Receiver RWE, for example with two ferrite antennas FA1 and FA2 is fitted to each other at right angles stand to avoid directional dependency.
  • the RWE receiver has a single-channel design and can be a frequency in the LW, MW or KW range received, i.e. it operates in a frequency range of, for example 148.9 kHz to 30 MHz. At higher frequencies if necessary, rod antennas instead of ferrite antennas be used.
  • the receiver RWE can also be tuned, especially in the Be the sense of a scanner and have a frequency memory FRM.
  • the receiver RWE can then be set up to those radio stations which have the greatest field strength and / or have the lowest bit error rate, determine and in which Store frequency memory FRM.
  • the Frequency memory FRM also stored frequency values that specified by the NET network and via the usual mobile radio link to the POP handset.
  • Fig. 4 is also intended to represent the satellite telephone SPP and therefore a parabolic antenna PAN is shown in broken lines, that with a SPP satellite phone instead of the otherwise rod-shaped antenna ANT occurs.
  • the radio transmitter TRA or TRA ' consists of one Encoder COD and a modulator MOD, the latter being a High-frequency power stage HFS controls the antenna SAN fed.
  • the encoder COD is e.g. by the studio RFS incoming audio signal AUD, here also called “broadcast signal”, supplied as well as a channel coding CCO and the specific information INF based on a priority selection PRI receives three different messages in this example NR1, NR2 and NR3 are supplied, for example one Message NR1 for a mobile phone POP, a message NR2 for a satellite phone SPP and a message NR3 for one Pager PAG, which is also shown in Fig. 1 and which also contains a receiver which receives the signals the radio station used can receive.
  • the radio transmitter RFS works digitally and the data rate is due to data compression and a fluctuating bit rate continuously adapted to the broadcast signal to be transmitted.
  • the signals AUD can be scaled dynamically, it can be encoded using a Huffman variable-length code be applied. More details on digital broadcasting on long, medium and short wave can the "system description DMW ", Technical Report of Irish Industries, Internationale Funkauswolf 1997, Berlin. Digital modulation methods for are also described radio in the articles "Digital under 30 MHz", Hans Weber, ELRAD 1997, No. 10, pages 60 to 63 and "Digitale Shortwave ", Hans Weber, Funkschau 3/98.
  • the broadcast channel has one maximum bit rate MAX, due to the bandwidth of the broadcasting station in the LW, MW and KW range - mostly 9 kHz - conditional and is already set in the modulator and the one mentioned above System for the audio data is 24 kbit / sec.
  • This maximum bit rate is only at very complex or higher frequencies Audio signals required.
  • Fig. 3 that is for one selected time period required audio data stream hatched.
  • the remaining "free space” is now with specific information, here news NR1, NR2 and NR3 "filled up".
  • the modulator MOD is set up to the additional data blocks of suitable length to the insert appropriate times in the data stream, for which the Means suitable for a person skilled in the art, such as elastic or controllable ones Buffer memory are available.
  • the priority selection described in connection with FIG. 2 PRI can of course also be part of the modulator MOD, how it doesn't matter which "blocks" in the Transmitters (or receivers) are present because of signal processing primarily done in software in processors.
  • the Priority of the individual signals or information blocks can by a short, expediently in a block header contained classification take place, whereby naturally the Broadcast signal AUD practically always given absolute priority becomes. However, exceptions could be signals of the specific Represent information such as the disaster warning serve.
  • Fig. 5 shows schematically a block BLO which contains the information INF or part of this information contains INF.
  • the block can have a predetermined bit length and apart from a header HEA first a block length information BIN, furthermore an identification IDE of the subscriber to be called and finally contain a message field NAF.
  • Message field can be an identification regarding the IDS calling subscriber, e.g. whose number should be included, as well as a short message to the called subscriber, e.g. "Call from 7pm".
  • Blocks BLO offer advantages, but is by no means mandatory. You can also find other specific information in be contained in the block or in a plurality of blocks, such as test fields or the like.
  • the RWE radio receiver is the handset POP or SPP always on, i.e. ready to receive.
  • a connection between a base station FIP1, FIP2 and the TRA broadcast information INF can from the handset POP, SPD be ignored or rejected.
  • there is no radio connection to a satellite or a base station so e.g. receive a call request via radio, e.g. the caller's phone number, i.e. the identification IDS in the block BLO.
  • the POP, SPD handset can then be given to the user via ringer or via visual display display the call request so that the user then the handset to a location with appropriate reception quality, e.g.
  • the invention thus uses existing long-wave or medium-wave transmitters, if necessary also short-wave transmitters to short Messages, called "specific information", to mobile Transfer recipient.
  • These mobile receivers can only set up to receive these messages be, as is the case with a pager, for example.
  • you can also use your own RWE receiver as an add-on in Mobiloder Satellite phones can be provided so that for the corresponding Mobile or satellite phone specific messages can be received, saved and also displayed.
  • SMS Short Mail Service
  • the invention thus enables an essential improved accessibility of the pager or mobile / satellite phone, which can still be improved if for Transmission of specific information not just a frequency but different frequencies, e.g. longwave and short waves are used.
  • specific information not just a frequency but different frequencies, e.g. longwave and short waves are used.
  • RDS or DAB Digital Audio Broadcast

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

Verfahren zur Informationsübermittlung an einen mobilen Empfänger, wie einen Pager, unter Verwendung von Rundfunksendern.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übermittlung von Informationen an einen mobilen Empfänger, z.B. an einen Pager oder an ein Mobilteil eines Mobilfunk- oder Satelliten-Telekommunikations-Systems.
Ebenso bezieht sich die Erfindung auf einen Rundfunksender zur Ausstrahlung eines Rundfunksignals, mit einem Codierer zur Komprimierung und digitalen Codierung eines analogen Eingangssignals, mit einem Modulator, dem das codierte Signal zugeführt ist, sowie mit einer im Kurz-Mittel-oder Langwellenbereich arbeitenden Hochfrequenzstufe, wobei das Rundfunksignal mit fluktuierenden Bitrate zur Abschaltung gelangt.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch ein mobiler Empfänger, der zum Empfang von Informationsblöcken einlangenden digital codierten Information sowie zur Speicherung und/oder Anzeige der decodierten Information eingerichtet ist.
Aus der US-A-5,552,779 ist ein Pager bekannt, der Mittel zum Empfangen und Dekodieren von empfangenen Nachrichten, Mittel zur Anzeige von Symbolen 'icons' aufweist, die die Art der eingegangenen Nachrichten visualisiert, sowie Mittel zum Anzeigen von numerischen Daten zur Anzeige der Zeit des Empfangs der Nachrichten aufweist.
Übliche Pager und Mobiltelefone arbeiten in einem Frequenzbereich von 100 MHz bis einige GHz und sind allein auf Grund physikalischer Gegebenheiten nicht überall einsetzbar, da die Funkwellen durch Hindernisse wie Mauern, Erdreich, Metallwände etc. abgeschirmt werden.
Dies ist üblicherweise in U-Bahnen, Kellern, Tiefgaragen, im Inneren großer Gebäude etc. der Fall. Auch gelegentlich verwendete "Mikrostationen" in unzugänglichen Bereichen ändern nichts an dem prinzipiellen Problem. Davon abgesehen, steigen dadurch die Netzeinrichtungs- und Erhaltungskosten.
Ein Mobilteil kann auch aus anderen Gründen nicht erreichbar sein, beispielsweise wenn es sich in einer Region ohne Netzinfrastruktur des Netzbetreibers befindet, weil es aus Sicherheitsgründen zwingend abgeschaltet sein muß, wie in Flugzeugen oder Intensivstationen, oder weil andere physikalische Effekte, wie der Dopplereffekt in sich sonst bewegenden Fahrzeugen, Fading, etc. eine Verbindung nicht ermöglichen.
Die beschriebene Situation wird durch die bereits gängigen Anrufspeicher ("Mailbox") im Netz gelindert, da der Benutzer des Mobilteils diesen Anrufspeicher abfragen kann, sobald eine Verbindung zu einer Basisstation des Netzes wieder möglich ist. Zuvor kann der Benutzer jedoch nicht erfahren, daß er beispielsweise einen anderen Teilnehmer dringend rückrufen soll.
Für Satellitentelefone gilt obiges noch verstärkt, da sie dazu eingerichtet sind, Verbindungen mit anderen Fernsprechteilnehmern über einen Nachrichtensatelliten zu unterhalten, wobei eine Sichtverbindung im Sinne einer "Line-of-Sight"-Verbindung zwischen dem Mobilteil, d.h. dem Satellitentelefon, und dem Satelliten bestehen muß. Wegen der zur Anwendung gelangenden hohen Frequenzen, die zwischen 1,5 und 2 GHz oder auch höher liegen, sowie der extrem niedrigen Empfangsleistung sind bereits Wände, Bäume, Blattwerk, etc unüberwindliche Hindernisse, so daß der Benutzer nur im Freien oder am Fenster telefonieren kann, wenn dieses und damit seine Antenne zur richtigen Himmelsrichtung liegt.
Falls der Benutzer des Mobilteils eine Verbindung aufbauen möchte, so kann er das Satellitentelefon bzw. dessen Antenne in die richtige "Line-of-Sight"-Position bringen. Der Benutzer des Mobilteils kann jedoch nicht sicherstellen, daß während einer Reise in Fahrzeugen jeglicher Art die Antenne seines Satellitentelefons sich in einer "Line-of-Sight"-Position befindet, er ist daher für andere Fernsprechteilnehmer nicht erreichbar und kann ihren Anruf nicht erhalten.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung der oben genannten Probleme zu finden.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Verfahren der eingangs genannten Art aus, bei welchem erfindungsgemäß eine spezifische, an den Empfänger zu übertragende Information von zumindest einem Rundfunksender zusätzlich zu einem Rundfunksignal abgestrahlt wird, der Sender nach einem digitalen Verfahren moduliert wird, bei welchem die Datenrate durch Datenkompression und eine fluktuierende Bitrate laufend dem zu übertragenden Rundfunksignal angepaßt wird, und in Zeitabschnitten, in welchen nicht die maximal mögliche Bitrate gesendet wird, die durch die Differenz zwischen der Maximalbitrate und der durch das Rundfunksignal beanspruchten Bitrate gegebene freie Kanalkapazität mit der spezifischen Information aufgefüllt wird.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß zur Übertragung von Informationen, insbesondere kurzer Mitteilung im Sinne bekannter Pagernachrichten, bereits vorhandene Einrichtungen, nämlich die Rundfunksender für Kurz-, Mittel- und Langwellen herangezogen werden können. Die Erreichbarkeit des mobilen Empfängers wird beträchtlich verbessert, wobei der Frequenzbereich des verwendeten Rundfunkbandes bewußt den Erfordernissen entsprechend gewählt werden kann.
So ist bei Langwellen, wegen deren großen Eindringtiefe in Erdreich, Beton, Wasser etc. auch in ungünstigen Situationen, wie z.B. in U-Bahnen, Tiefgaragen und langen Tunnels die Übermittlung von Informationen möglich, so daß z.B. ein GSM-Handy, das einen zusätzlichen Empfänger besitzt, die kurzen Informationen praktisch überall erreichen können. Auch besitzen Langwellen eine extrem hohe und von der Tageszeit praktisch unabhängige Reichweite.
Im Mittelwellenbereich wiederum arbeiten nach wie vor sehr viele Sender bzw. werden Sender wieder reaktiviert, so daß sich eine gute Flächendeckung gibt.
Wenngleich Kurzwellen noch mehr tageszeitabhängigen Feldstärkeschwankungen unterworfen sind als Mittelwellen, liegt auch hier ein gut ausgebautes Sendernetz vor und in manchen Fällen können die mit geringer Sendeenergie möglichen großen Reichweiten durchaus von Bedeutung sein.
Die Erfindung erfordert somit nicht die Errichtung neuer Sender, was bei den knappen Frequenzen im KW-, MW- und LW-Bereich ohnedies auf Schwierigkeiten stieße, vielmehr müssen lediglich vorhandene Sender modernisiert werden, ohne daß neue Standorte oder Antennen erforderlich wären.
Bei vorteilhaften Varianten zur Erzielung der freien Kanalkapazität werden die Rundfunksignale dynamisch skaliert bzw. es wird zur Verschlüsselung der Rundfunksignale ein Huffman-Variable-Length Code verwendet.
Bei einer den Rundfunkbetrieb überhaupt nicht beeinträchtigenden empfehlenswerten Variante ist vorgesehen, daß die Aussendung von Rundfunksignalen immer mit höherer Priorität erfolgt, als die Aussendung von spezifischer Information.
Weiters ist es günstig, wenn die spezifische Information in Signale mit unterschiedlicher Priorität bezüglich der Übertragung klassifiziert wird bzw. wenn die Priorität umso höher gewählt wird, je geringer die zulässige Verzögerung bezüglich einer Echtzeit-Übertragung vorgegeben ist, da hiedurch beispielsweise Signalisierungen für Mobil- oder Satellitentelefone mit geringerer Verzögerung übertragen werden können, als Pagersignale, bei welchen Verzögerungen im Minutenbereich ohne weiteres in Kauf genommen werden.
Bei einer weiteren Variante ist vorgesehen, daß ab einem, ein vorgegebenes Maß überschreitenden Bitstau der abzusendenden spezifischen Information aufgrund zu geringer Kanalkapazität die Bitrate der codierten Rundfunksignale vorübergehend abgesenkt wird. Dadurch kann, falls beispielsweise komplexere Rundfunksignale zu einem solchen Bitstau geführt haben, die Übertragung der spezifischen Information erzwungen werden, wobei üblicherweise die erforderliche Bitratenabsenkung für das Rundfunksignal kaum wahrgenommen werden wird.
Es ist zweckmäßig, wenn die spezifische Information in digitalen Informationsblöcken variabler Länge codiert wird, da sich hierdurch eine bessere Ausnutzungsmöglichkeit freier Kanalkapazität ergibt. Dabei ist es vorteilhaft, falls die Klassifizierung in Signale unterschiedlicher Priorität in Header der Informationsblöcke geschrieben wird.
Aus den bereits oben genannten Gründen ist es vorteilhaft, wenn der oder die Rundfunksender im Bereich von 150 kHz bis 30 MHz betrieben wird oder werden, wobei die gleichzeitige Ausstrahlung auf unterschiedlichen Frequenzen, z.B. im LWund im MW-Bereich besondere Vorteile bringen kann.
Die Aufgabe wird auch mit einem Rundfunksender der zu Beginn zitierten Art gelöst, bei welchem gemäß der Erfindung dem Codierer zusätzlich eine spezifische Information zugeführt ist und der Codierer dazu eingerichtet ist, in Zeitabschnitten, in welchen nicht die maximal mögliche Bitrate gesendet wird, die durch die Differenz zwischen der Maximalbitrate und der durch das Rundfunksignal beanspruchten Bitrate gegebene freie Kanalkapazität mit der spezifischen Information aufzufüllen Die hiermit erzielbaren Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren nach der Erfindung genannt.
Eine zweckmäßige Variante sieht vor, daß der Codierer dazu eingerichtet ist, Rundfunksignale mit höherer Priorität zur Aussendung weiterzuleiten, als spezifische Informationen.
Weiters empfiehlt es sich, wenn dem Codierer Signale der spezifischen Information unterschiedlicher Priorität zugeführt sind.
Ebenso kann mit Vorteil vorgesehen sein, daß der Codierer dazu eingerichtet ist, die Priorität der Signale aus Headern von Signalblöcken zu lesen.
Eine günstige Variante zeichnet sich dadurch aus, daß der Codierer dazu eingerichtet ist, ab einem vorgebbaren Bitstau der abzusendenden spezifischen Information die Bitrate des codierten Rundfunksignals vorübergehend abzusenken.
Zur Lösung der Aufgabe kann ein mobiler Empfänger der oben angegebenen Art dienen, der in einem Verfahren mit den genannten Merkmalen und zum Empfang eines Senders mit den hierzu gleichfalls oben genannten Merkmalen verwendet wird.
Der mobile Empfänger kann in einem Pager enthalten sein oder er kann als zusätzlicher Empfänger in einem Mobilfunkgerät oder in einem Satellitentelefon enthalten sein.
Zur Verbesserung der Erreichbarkeit kann vorgesehen sein, daß er zum ständigen Empfang von Rundfunksendern in wesentlich unterschiedlichen Bändern, wie Kurzwelle und Langwelle, eingerichtet ist.
Schließlich kann auch eine Ausführung empfehlenswert sein, bei welcher er zum Empfang und zur Auswertung sowohl der Rundfunksignale als auch der spezifischen Information eingerichtet ist, so daß ein Radiogerät mit Pagerfunktion vorliegt.
Die Erfindung samt weiterer Vorteile ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die zum Teil in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen
  • Fig. 1 die Anwendung der Erfindung an Hand eines Szenario eines Netzes mit Rundfunksendern, Satellitentelefonen, Mobilfunkzellen und Pagern in einer schematischen Darstellung,
  • Fig. 2 ein prinzipielles Blockschaltbild eines Rundfunksenders nach der Erfindung,
  • Fig. 3 in einem Diagramm die Darstellung der fluktuierenden Bitraten und deren Nutzung für die Erfindung,
  • Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Empfängers, der zusätzlich in einem Mobiltelefon angeordnet ist, und
  • Fig. 5 den prinzipiellen Aufbau eines Nachrichtenblocks für die spezifische Nachricht.
Fig. 1 zeigt zwei Basisstationen FIP1, FIP2 eines Mobilfunknetzes, z.B. eines GSM-Netzes, deren Zellen symbolisch als strichpunktierte Kreise eingezeichnet sind. In einer Zelle befindet sich ein Mobilteil POP. Den Basisstationen FIP1, FIP2 und anderen ist eine Basisstationssteuerung BSC zugeordnet und dieser ist eine Mobilfunkschalteinheit MSC übergeordnet, die Zugriff zu dem sogenannten Visitor Location Register VLR bzw. dem Home Location Register HLR und anderen nicht gezeigten Einheiten, wie einem Authentisierungsregister, hat. Die Basisstationssteuerung BSC steht über eine geeignete Schnittstelle mit einem Festnetz, z.B. einem ISDN-Netz ISDN in Verbindung.
Fig. 1 sind weiters zwei Rundfunksender TRA, TRA' mit Antennen SAN, SAN' zu entnehmen. Die Versorgung der Rundfunksender mit einem Rundfunksignal AUD, nämlich einem Audiosignal, erfolgt z.B. von einem Rundfunkstudio RFS, was für den Sender TRA mit einer direkten Leitung angedeutet ist, wogegen der Sender TRA' über ein Netz NET mit dem Studio RFS in Verbindung steht.
Die Sender TRA, TRA' stehen prinzipiell mit dem Netz NET in Verbindung, das hier symbolisch mit einem offenen Block angedeutet ist. Es kann sich dabei um das Mobilfunknetz, ein Festnetz oder um ein übergeordnetes Netz handeln. Möglich wäre allerdings auch eine direkte Verbindung eines Senders TRA, TRA' mit einer Basisstation FIP1, FIP2.
Fig. 1 zeigt weiters einen Nachrichtensatelliten SAT, ein Satellitentelefon SPP und eine Bodenstation BST, die dem Nachrichtensatelliten SAT zugeordnet ist und mit zumindest dem Nachrichtennetz NET in Verbindung steht. Dem Rundfunksender TRA kommen Informationen seitens eines Satellitenempfängers SRE zu, die der Satellitenempfänger von dem Satelliten SAT empfängt. Alternativ, strichliert gezeichnet, kann auch eine direkte Verbindung zwischen der Bodenstation BST und dem Sender TRA bestehen.
Auf Fig. 4 vorgreifend erkennt man ein Mobilteil POP, welches einen HF-Teil HFT aufweist, der mit einer Antenne ANT in Verbindung steht. Das Mobilteil SPP enthält weiters einen digitalen Signalprozessor DSP und eine Audioeinheit AUD, die zu einem Lautsprecher LSP und einem Mikrophon MIC Verbindung besitzt. Ein wesentlicher Bestandteil des Mobilteils ist ein Empfänger RWE, der beispielsweise mit zwei Ferritantennen FA1 und FA2 ausgestattet ist, die zueinander im rechten Winkel stehen, um eine Richtungsabhängigkeit zu vermeiden.
Der Empfänger RWE ist im einfachsten Fall einkanalig ausgebildet und kann eine Frequenz im LW-, MW- oder KW-Bereich empfangen, d.h. er arbeitet in einem Frequenzbereich von beispielsweise 148,9 kHZ bis 30 MHz. Bei höheren Frequenzen müssen gegebenenfalls Stabantennen an Stelle der Ferritantennen verwendet werden.
Der Empfänger RWE kann auch durchstimmbar, insbesondere im Sinne eines Scanners sein und einen Frequenzspeicher FRM aufweisen. Der Empfänger RWE kann dann dazu eingerichtet sein, jene Rundfunksender, welche die größte Feldstärke und/oder geringste Bitfehlerrate aufweisen, festzustellen und in dem Frequenzspeicher FRM abzulegen. Andererseits können in dem Frequenzspeicher FRM auch Frequenzwerte abgelegt werden, die seitens des Netzes NET vorgegeben und über die übliche Mobilfunkstrecke dem Mobilteil POP übermittelt wurden.
Fig. 4 soll auch das Satellitentelefon SPP darstellen und daher ist strichliert eine Parabolantenne PAN eingezeichnet, die bei einem Satellitentelefon SPP an Stelle der sonst stabförmigen Antenne ANT tritt.
Der Rundfunksender TRA bzw. TRA' besteht gemäß Fig. 2 aus einem Codierer COD und einem Modulator MOD, wobei letzterer eine Hochfrequenzendstufe HFS ansteuert, welche die Antenne SAN speist. Dem Codierer COD wird das z.B. von dem Studio RFS einlangende Audiosignal AUD, hier auch "Rundfunksignal" genannt, ebenso zugeführt, wie eine Kanalcodierung CCO und die spezifische Information INF, die von einer Prioritätenauswahl PRI einlangt, der bei diesem Beispiel drei verschiedene Nachrichten NR1, NR2 und NR3 zugeführt sind, beispielsweise eine Nachricht NR1 für ein Mobiltelefon POP, eine Nachricht NR2 für ein Satellitentelefon SPP und eine Nachricht NR3 für einen Pager PAG, der gleichfalls in Fig. 1 eingezeichnet ist und der ebenso einen Empfänger enthält, welcher die Signale der eingesetzten Rundfunksender empfangen kann.
Der Rundfunksender RFS arbeitet digital und die Datenrate wird durch Datenkompression und eine fluktuierende Bitrate laufend dem zu übertragenden Rundfunksignal angepaßt. Beispielsweise können die Signale AUD dynamisch skaliert werden, es kann zu ihrer Codierung ein Huffman-Variable-Length Code angewendet werden. Nähere Einzelheiten zu digitalem Rundfunk auf Lang-, Mittel- und Kurzwelle können der "Systembeschreibung DMW", Technischer Bericht der Deutschen Telekom, Internationale Funkausstellung 1997, Berlin, entnommen werden. Ebenfalls beschrieben sind digitale Modulationsverfahren für den Hörfunk in den Artikeln "Digital unter 30 MHz", Hans Weber, ELRAD 1997, Heft 10, Seiten 60 bis 63 sowie "Digitale Kurzwelle", Hans Weber, Funkschau 3/98.
Wie Fig. 3 veranschaulicht, besitzt der Rundfunkkanal eine maximale Bitrate MAX, die durch die Bandbreite der Rundfunksender im LW-, MW- und KW-Bereich - meist 9 kHz - bedingt und bereits im Modulator festgelegt ist und die bei dem oben erwähnten System für die Audiodaten bei 24 kbit/sec liegt. Diese maximale Bitrate wird nur bei sehr komplexen bzw. höherfrequenten Audiosignalen benötigt. In Fig. 3 ist der für einen ausgewählten Zeitabschnitt benötigte Audiodatenstrom schraffiert eingezeichnet. Der verbleibende "Freiraum" ist nun mit spezifischer Information, hier Nachrichten NR1, NR2 und NR3 "aufgefüllt". Der Modulator MOD ist dazu eingerichtet, die zusätzlichen Datenblöcke geeigneter Länge zu den entsprechenden Zeiten in den Datenstrom einzufügen, wofür dem Fachmann geeignete Mittel, wie elastische bzw. steuerbare Pufferspeicher zur Verfügung stehen.
Man kann auch vorsehen, daß bei einem zu großen Stau von spezifischer Information, der beispielsweise bei einem lange dauernden komplexen Audiosignal mit wenig Pausen auftreten könnte, die Bitrate für das Rundfunksignal (z.B. Audiosignal) vorübergehend zu reduzieren, was z.B. bei einer skalierbaren Audiocodierung möglich ist. Dadurch sinkt zwar möglicherweise die Qualität des Audiosignals vorübergehend, doch es wird der Stau der zu übertragenden Daten für Pager etc. beseitigt. Bezüglich der skalierbaren Codierung sei auf den MPEG-4-Audio-Standard (MPEG = Moving Picture Experts Group), genannt in "Audio-Übertragung im Internet und Intranet", Technischer Bericht, Internationale Funkausstellung Berlin 1997. verwiesen, der beispielsweise im Internet Verwendung findet.
Die im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene Prioritätenauswahl PRI kann natürlich auch Teil des Modulators MOD sein, wie es überhaupt ohne Bedeutung ist, welche "Blöcke" in dem Sender (oder Empfänger) vorhanden sind, da die Signalverarbeitung vorrangig softwaremäßig in Prozessoren erfolgt. Die Priorität der einzelnen Signale bzw. Informationsblöcke kann durch eine kurze, zweckmäßigerweise in einem Header der Blökke enthaltene Klassifizierung erfolgen, wobei naturgemäß dem Rundfunksignal AUD praktisch immer absolute Priorität eingeräumt wird. Ausnahmen könnten allerdings Signale der spezifischen Information darstellen, welche beispielsweise der Katastrophenwarnung dienen.
Fig. 5 zeigt schematisch einen Block BLO, der die Information INF bzw. einen Teil dieser Information INF enthält. Der Block kann eine vorgegebene Bitlänge aufweisen und abgesehen von einem Header HEA zunächst eine Blocklängeninformation BIN, weiters eine Identifikation IDE des zu rufenden Teilnehmers und schließlich ein Nachrichtenfeld NAF enthalten. In dem Nachrichtenfeld kann eine Identifikation IDS betreffend den rufenden Teilnehmer, z.B. dessen Rufnummer, enthalten sein, ebenso wie eine Kurznachricht an den gerufenen Teilnehmer, z.B. "Rufe ab 19 Uhr an".
Die hier genannte Reihenfolge der Informationen innerhalb des Blocks BLO bietet zwar Vorteile, ist jedoch keineswegs zwingend. Ebenso können noch weitere spezifische Informationen in dem Block bzw. in einer Mehrzahl von Blöcken enthalten sein, wie Prüffelder oder dergleichen.
Im üblichen Betrieb ist der Rundfunkempfänger RWE des Mobilteils POP oder SPP ständig eingeschaltet, d.h. empfangsbereit. Im Falle eines Anrufes wird bei entsprechenden Empfangsverhältnissen eine Verbindung zwischen einer Basisstation FIP1, FIP2 hergestellt und die seitens des Senders TRA ausgestrahlte Information INF kann von dem Mobilteil POP, SPD ignoriert bzw. verworfen werden. Besteht jedoch keine Funkverbindung zu einem Satelliten oder einer Basisstation, so wird z.B. ein Anrufwunsch über Rundfunk empfangen, wobei z.B. die Telefonnummer des Anrufenden, d.h. die Identifikation IDS in dem Block BLO, gespeichert wird. Das Mobilteil POP, SPD kann dann dem Benutzer über Tonruf oder über optische Anzeige den Gesprächswunsch anzeigen, so daß der Benutzer daraufhin das Mobilteil an eine Stelle mit entsprechender Empfangsqualität, z.B. im Freien oder an ein Fenster bringen und den Ruf entgegennehmen kann. Vergeht für diesen Vorgang zu viel Zeit, und hat beispielsweise der Anrufer bereits aufgelegt, so kann der Benutzer des Mobilteils unter Rückgriff auf die gespeicherte Telefonnummer einen Rückruf durchführen. Sinngemäß gleiches gilt natürlich für Pager PAG, die aber rein passive Nachrichtenempfänger darstellen.
Die Erfindung nutzt somit vorhandene Langwellen- oder Mittelwellensender, gegebenenfalls auch Kurzwellensender, um kurze Nachrichten, "spezifische Information" genannt, an mobile Empfänger zu übertragen. Diese mobilen Empfänger können ausschließlich für den Empfang dieser Nachrichten eingerichtet sein, wie dies beispielsweise bei einem Pager der Fall ist. Es können aber auch eigene Empfänger RWE als Zusatz in Mobiloder Satellitentelefonen vorgesehen sein, so daß für das entsprechende Mobil- oder Satellitentelefon bestimmte Nachrichten empfangen, gespeichert und auch angezeigt werden können. Dies ist zwar auch bei dem bekannten SMS (Short Mail Service), beispielsweise im GSM-System möglich, setzt jedoch immer voraus, daß sich das Funktelefon nicht in einem "Funkschatten" befindet. Die Erfindung ermöglicht somit eine wesentlich verbesserte Erreichbarkeit des Pagers oder Mobil/Satellitentelefons, die noch verbessert werden kann, wenn zur Übertragung der spezifischen Information nicht nur eine Frequenz sondern unterschiedliche Frequenzen, z.B. Langwellen und Kurzwellen verwendet werden. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei welchen bei UKW-Rundfunksendungen zusätzlich Texte und Signalisierungen übertragen werden, z.B. RDS oder DAB (Digital Audio Broadcast) werden keine zusätzlichen Frequenzen oder eine erhöhte Bandbreite benötigt.

Claims (19)

  1. Verfahren zur Übermittlung von Informationen an einen mobilen Empfänger (RWE), z.B. an einen Pager oder an ein Mobilteil eines Mobilfunk- oder Satelliten-Telekommunikations-Systems,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine spezifische, an den Empfänger (RWE) zu übertragende Information (INF) von zumindest einem Rundfunksender (TRA) zusätzlich zu einem Rundfunksignal (AUD) abgestrahlt wird, der Sender nach einem digitalen Verfahren moduliert wird, bei welchem die Datenrate durch Datenkompression und eine fluktuierende Bitrate laufend dem zu übertragenden Rundfunksignal angepaßt wird und in Zeitabschnitten, in welchen nicht die maximal mögliche Bitrate gesendet wird, die durch die Differenz zwischen der Maximalbitrate und der durch das Rundfunksignal beanspruchten Bitrate gegebene freie Kanalkapazität mit der spezifischen Information aufgefüllt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rundfunksignale (AUD) dynamisch skaliert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschlüsselung der Rundfunksignale (AUD) ein Huffman-Variable-Length Code verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Aussendung von Rundfunksignalen (AUD) immer mit höherer Priorität erfolgt, als die Aussendung von spezifischer Information (INF).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Information (INF) in Signale (NR1, NR2, NR3) mit unterschiedlicher Priorität bezüglich der Übertragung klassifiziert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Priorität umso höher gewählt wird, je geringer die zulässige Verzögerung bezüglich einer Echtzeit-Übertragung vorgegeben ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß ab einem, ein vorgegebenes Maß überschreitenden Bitstau der abzusendenden spezifischen Information (INF) aufgrund zu geringer Kanalkapazität die Bitrate der codierten Rundfunksignale (AUD) vorübergehend abgesenkt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Information (INF) in digitalen Informationsblöcken (BLO) variabler Länge codiert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Klassifizierung in Signale unterschiedlicher Priorität in Header (HEA) der Informationsblöcke (BLO) geschrieben wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Rundfunksender im Bereich von 150 kHz bis 30 MHz betrieben wird oder werden.
  11. Rundfunksender zur Ausstrahlung eines Rundfunksignals (AUD), mit einem Codierer (COD) zur Komprimierung und digitalen Codierung eines analogen Eingangssignals (AES), mit einem Modulator (MOD), dem das codierte Signal zugeführt ist, sowie mit einer im Kurz-, Mittel- oder Langwellenbereich arbeitenden Hochfrequenzstufe (HFS), wobei das Rundfunksignal mit fluktuierender Bitrate zur Abstrahlung gelangt,
    dadurch gekennzeichnet, daß dem Codierer (COD) zusätzlich eine spezifische Information (INF) zugeführt ist und der Codierer dazu eingerichtet ist, in Zeitabschnitten, in welchen nicht die maximal mögliche Bitrate gesendet wird, die durch die Differenz zwischen der Maximalbitrate und der durch das Rundfunksignal (AUD) beanspruchten Bitrate gegebene freie Kanalkapazität mit der spezifischen Information aufzufüllen.
  12. Rundfunksender nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Codierer (COD) dazu eingerichtet ist, Rundfunksignale (AUD) mit höherer Priorität zur Aussendung weiterzuleiten, als spezifische Informationen (INF).
  13. Rundfunksender nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß dem Codierer (COD) Signale (NR1, NR2, NR3) der spezifischen Information (INF) unterschiedlicher Priorität zugeführt sind.
  14. Rundfunksender nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Codierer (COD) dazu eingerichtet ist, die Priorität der Signale (AUD, NR1, NR2, NR3) aus Headern von Signalblöcken zu lesen.
  15. Rundfunksender nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Codierer (COD) dazu eingerichtet ist, ab einem vorgebbaren Bitstau der abzusendenden spezifischen Information (INF) die Bitrate des codierten Rundfunksignals (AUD) vorübergehend abzusenken.
  16. Mobiler Empfänger (RWE) mit folgenden Merkmalen:
    a) Erste Mittel zum Empfang eines Rundfunksignales (AUD) und von in Informationsblöcken (BLO) einlangender digital codierter Information (INF),
    b) zweite Mittel zum demodulieren des Rundfunksignales (AUD), das mit fluktuierender Bitrate zur Abstrahlung gelangt,
       gekennzeichnet durch
    c) dritte Mittel zum decodieren der digital codierten spezifischen Information (INF), mit der durch einen Codierer (COD) eines Rundfunksenders eine freie Kanalkapazität aufgefüllt worden ist, die in Zeitabschnitten, in denen eine Differenz der maximal möglichen Bitrate und der durch ein Rundfunksignal (AUD) beanspruchten Bitrate besteht, gegeben ist,
    d) vierte Mittel zum Speichern und/oder Anzeigen der decodierten Information.
  17. Mobiler Empfänger nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß er in einem Pager (PAG) enthalten ist.
  18. Mobiler Empfänger nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß er als zusätzlicher Empfänger (RWE) in einem Mobilfunkgerät oder in einem Satellitentelefon enthalten ist.
  19. Mobiler Empfänger (PAG, RWE) nach einem der Ansprüche 11 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß er zum ständigen Empfang von Rundfunksendern in wesentlich unterschiedlichen Bändern, wie Kurzwelle und Langwelle, eingerichtet ist.
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