WO2000019754A1 - Hausinternes subsystem in einem mobilfunknetz - Google Patents

Hausinternes subsystem in einem mobilfunknetz Download PDF

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WO2000019754A1
WO2000019754A1 PCT/DE1999/003045 DE9903045W WO0019754A1 WO 2000019754 A1 WO2000019754 A1 WO 2000019754A1 DE 9903045 W DE9903045 W DE 9903045W WO 0019754 A1 WO0019754 A1 WO 0019754A1
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WO
WIPO (PCT)
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station
subsystem
connection
network
mobile
Prior art date
Application number
PCT/DE1999/003045
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Edgar Bolinth
Uwe Schwark
Erich Kamperschroer
Kurt Aretz
Theo Kreul
Markus Nasshan
Michael Franzen
Lutz Jarbot
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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Priority to KR1020017003841A priority patent/KR20010082213A/ko
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
    • H04W16/10—Dynamic resource partitioning
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2603—Arrangements for wireless physical layer control
    • H04B7/2606—Arrangements for base station coverage control, e.g. by using relays in tunnels

Definitions

  • the invention relates to an in-house subsystem in a mobile radio network consisting of a fixed home base station, at least one intermediate station (repeater) and at least one mobile station. Furthermore, the invention relates to a method for communication in a subsystem of a mobile radio network and / or a wired communication network.
  • a similar subsystem and a similar method are known from international patent application WO 94/19877.
  • This application shows a subsystem in a mobile radio network which has a fixed base station, an intermediate station and a plurality of mobile stations, the fixed base station being connected to an external telecommunications network and being connected to a mobile station via a transmitting / receiving antenna.
  • a method for communication in a subsystem of a mobile radio network or a wired communication network is also known from this document, the base station maintaining a connection to a mobile radio network and possibly a fixed network in the subsystem consisting of several elements and forwarding this connection to the at least one mobile station
  • each intermediate station must be connected to a common power supply network in order to be able to communicate with one another. Problems can arise here, particularly with larger building complexes, since the connection paths over existing power lines can be very long. This is made considerably more difficult if the power connection of the individual buildings only exist via transformer stations of the public power supply companies. If the circuits of the different buildings or of one building are not connected to the same, usually three possible phases, there are additional problems with the communication transmission.
  • the inventors propose an in-house subsystem in a mobile radio network and / or a wired communication network, which consists of a fixed home base station, at least one intermediate station (repeater) and at least one mobile station, the fixed home base station including at least one connection means an external telecommunications network and at least one transmit / receive antenna for internal connection to the at least one intermediate station, the at least one intermediate station via at least one connecting element for connection either to the home base station or to a further intermediate station and at least one transmit / receive antenna for connection to either the has at least one mobile station or a further intermediate station and the at least one mobile station has a transmitting / receiving antenna for communication with the mobile radio network or an intermediate station, all elements of the subsystem having means which independently organize the distribution of system resources between the home base station, the at least one intermediate station and the at least one mobile station.
  • the function of self-organization is explained below.
  • the means for self-organization consist of at least one algorithm for the independent division of the system resources between the home base stations, the at least one intermediate stations and the at least one mobile station, with each element of the subsystem independently allocates the system resources according to the same algorithm.
  • the connection means of the home base station are / are a transceiver unit for wireless communication with a mobile radio network and / or a wired connection to a fixed telecommunication network.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • PIN personal identification number
  • the means for differentiating between access-authorized and non-access-authorized mobile stations can advantageously also have a data memory which contains the PIN of access-authorized mobile stations.
  • the FDD method Frequency Division Duplex
  • TDD Time Division Duplex
  • a further advantageous embodiment of the subsystem according to the invention is that the at least one intermediate station has means for performing a transfer and / or Takeover of the mobile station (handover) to / from the home base station and / or to / from another intermediate station.
  • a mobile station can move freely within the coverage area of the subsystem, while the connection of the mobile station runs depending on the location via different connection paths and intermediate stations, or is switched between different intermediate stations and connection paths.
  • the at least one intermediate station has means for executing a connection transfer and connection acceptance of the mobile station (handover) between the mobile radio network and the intermediate stations.
  • a further improved mobility of the mobile stations is hereby achieved, since a smooth transition between an internal connection in the subsystem and the external connection into the mobile radio network is now possible without the user being disturbed by this process in his communication.
  • the above object is also achieved by a method for communication in a subsystem of a mobile radio network and / or a wired communication network, the home system, at least one intermediate station and at least one in the subsystem consisting of several elements contain a mobile station, the home base station maintains a connection to a mobile radio network and possibly a fixed network and forwards this connection to the at least one mobile station with the aid of the at least one intermediate station and the at least one intermediate station automatically takes over the resource allocation.
  • This independent allocation of resources represents a self-organization of the system, the function of which will be explained later.
  • the logical connection establishment begins with the independent allocation of resources (establishment / dismantling of the data channels) between itself and the next connection element of the logical connection chain. If one or more intermediate stations are in the logical connection line, the respective intermediate station carries out the channel establishment to the next element, including independent resource allocation.
  • an intermediate station serve several mobile stations simultaneously. This can be done, for example, by the intermediate station (s) working simultaneously on several frequencies, or one or more time slots being allocated to each mobile station in successive time frames.
  • An advantageous way of dividing the existing system resources can be that the intermediate station is on a certain, predefined resource (frequency, code, time slot), for example on a BCCH (Broadcast Control Channel), or sends a list of the resources already occupied in a certain free time slot. In this way, a potentially connection-initiating mobile station knows which resources may not currently be used.
  • a certain, predefined resource frequency, code, time slot
  • BCCH Broadcast Control Channel
  • connection setup incoming call
  • subsystem outgoing call
  • ARC Automatic Repeat on Request
  • a further improvement and optimization, which comes into play especially in the case of high traffic volume, can consist in the fact that the intermediate station uses the BCCH to inform the mobile stations which resources are already occupied or which ones
  • Resources may not be used. This avoids disruptions (e.g. the simultaneous attempt by two mobile stations to access the same resource).
  • FIG. 1 subsystem according to the invention for a building complex
  • Figure 2 Another variant of a subsystem with a different repeater distribution.
  • Figure 1 shows schematically an inventive subsystem with its elements in a building complex with four building parts AD.
  • a home base in part A of the building.
  • tion 3 which is connected via an external transmit / receive antenna 4 to a cellular network 1.
  • the mobile radio network can be, for example, a GSM, UMTS network or another mobile radio network.
  • the base station is connected via a wire line 22 to a fixed network, for example the
  • the home base station 3 has a transmitting / receiving antenna 5, with which it can establish a connection to the other mobile stations 17 and intermediate stations 7 and 8 located in the building part A.
  • the intermediate station 8 has a transmitting / receiving antenna 12 and 13 located in the building part A and in the building part B. In the building part B there is also a transmitting / receiving antenna 14 of the intermediate station 9 from the building part D. The intermediate station 9 also has a transmitting / receiving antenna 15 for the building part D.
  • the intermediate station 6 from the building part A has a fixed connecting line 16 which connects it to the intermediate station 7 from the building part C.
  • the intermediate station 7 also has a transmitting / receiving antenna 11 for covering the building part C.
  • the connection 22 between the intermediate station 6 and intermediate station 7 can also be an optical communication connection by means of LASER or infrared or else a microwave connection.
  • EIB European Installation Bus
  • one or more mobile station (s) can be located in each of the building parts, which are represented symbolically and provided with the reference number 17-20.
  • the radio communication Bonds of the individual elements of the subsystem are symbolized by arrows 23-29.
  • All stationary elements of the subsystem namely the intermediate stations 6-9, including the home base station 3, “know” of one another by being identified by a personal identification number (PIN). Likewise, the stationary elements recognize the Each mobile station is unique as to whether the mobile station is authorized to access the communication network of the subsystem. If an authorized mobile station leaves the coverage area of an intermediate station and moves to the coverage area of another intermediate station, a handover procedure is initiated from the first to the second intermediate station For example, the mobile station 19 can move from the building part B into the building part D, that is to say leave the coverage area of the intermediate station 8 and penetrate into the coverage area of the intermediate station 9.
  • PIN personal identification number
  • the transfer procedure is then initiated and d the connection between the mobile network 1 or fixed network 2 to the mobile station 19 is first processed via the home base station 3 to the intermediate station 8 and then via the home base station 3 via the intermediate station 8 and the intermediate station 9.
  • the transfer procedure as with a new connection establishment, the
  • a corresponding process takes place, for example, when the mobile station 17 moves from the building part A to the building part C.
  • the home base station 3 recognizes that the mobile station 17 leaves its coverage area
  • the intermediate station 7 recognizes that the mobile station now enters its coverage area and initiates a transfer procedure from the home base station 3 to the intermediate station 6 and intermediate station 7.
  • the intermediate station 7 recognizes that it has left its area and the intermediate station 9 registers the entry of the mobile station 18 into its coverage area.
  • the connection of the mobile station 18, which initially ran via the intermediate stations 7 and 6 to the home base station 3 is transferred to the intermediate station 9, which routes its connection to the home base station 3 via the intermediate station 8.
  • the mobile stations can move freely within the building complex with its building parts A-B, with an optimal connection to the mobile radio network 1 and / or fixed network 2 being provided from each location. Also a
  • intermediate stations can be set up on the individual floors.
  • one or more intermediate stations can be installed for each building and one intermediate station can be used for the outdoor area, whereby the home base station can reach all intermediate stations via one or more intermediate stations and the existing system resources are divided independently.
  • FIG. 2 A further variation of the subsystem according to the invention is shown in FIG. 2.
  • the main difference from FIG. 1 is that the intermediate station 8 is not located in part A of the building, but is installed in part B of the building. Furthermore, part D of the building is free of intermediate stations.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hausinternes Subsystem in einem Mobilfunknetz (1) mit einer ortsfesten Heim-Basisstation (3), mindestens einer Zwischenstation (6; 7; 8; 9) und mindestens einer Mobilstation (17; 18; 19; 20) und ein Verfahren zur Kommunikation in diesem Subsystem, wobei alle Elemente (3; 6; 7; 8; 9) des Subsystems Mittel aufweisen, welche die Aufteilung der Systemressourcen zwischen der Heim-Basisstation, der mindestens einen Zwischenstation (6; 7; 8; 9) und der mindestens einen Mobilstation (17; 18; 19; 20) selbständig organisieren.

Description

Beschreibung
Hausinternes Subsystem in einem Mobilfunknetz
Die Erfindung betrifft ein hausinternes Subsystem in einem Mobilfunknetz bestehend aus einer ortsfesten Heim-Basisstation, mindestens einer Zwischenstation (Repeater) und mindestens einer Mobilstation. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kommunikation in einem Subsystem eines Mo- bilfunknetzes und/oder eines drahtgebundenen Kommunikationsnetzes .
Ein ähnliches Subsystem und ein ähnliches Verfahren sind aus der internationalen Patentanmeldung WO 94/19877 bekannt. In dieser Anmeldung wird ein Subsystem in einem Mobilfunknetz gezeigt, welches eine ortsfeste Basisstation, eine Zwischen- station und mehrere Mobilstationen aufweist, wobei die ortsfeste Basisstation mit einem externen Telekommunikationsnetz in Verbindung steht und über eine Sende/Empfangsantenne mit einer Mobilstation verbunden ist. Entsprechend ist auch aus dieser Schrift ein Verfahren zur Kommunikation in einem Subsystem eines Mobilfunknetzes oder eines drahtgebundenen Kommunikationsnetzes bekannt, wobei in dem aus mehreren Elementen bestehenden Subsystem die Basisstation eine Verbindung zu einem Mobilfunknetz und gegebenenfalls einem Festnetz aufrechterhält und diese Verbindung an die mindestens eine Mobilstation weiterleitet
Bei diesem bekannten Subsystem zeigt sich das Problem, daß eine einzige Basisstation nicht in der Lage ist ein größeres Gebäude gegebenenfalls mit mehreren Stockwerken oder auch einen Gebäudekomplex mit mehreren Einzelgebäuden und Freiflächen so abzudecken, daß von allen Stellen eine gute Verbindung zwischen Mobilstation und Basisstation aufgebaut werden kann. Es wird weiterhin auf die nachveröffentlichte Patentanmeldung DE 198 20 760 AI der Anmelderin hingewiesen, die das Problem der ausreichenden Abdeckung löst. In dieser Schrift wird ein Breitband-Koitimunikationssystem mit mehreren Schnurlos-Kommu- nikationsgeräten gezeigt, welche über Zwischenstationen mit dem Telefonnetz verbunden sind, wobei die Zwischenstationen am Stromversorgungsnetz hängen und über dieses miteinander kommunizieren.
Ein derartiges System beinhaltet allerdings nachteilig, daß jede Zwischenstation an ein gemeinsames Stromversorgungsnetz angeschlossen sein muß, um miteinander kommunizieren zu können. Insbesondere bei größeren Gebäudekomplexen können hierbei Probleme auftreten, da die Verbindungswege über bestehen- de Stromleitungen sehr lang ausfallen können. Diese wird zusätzlich erheblich erschwert, wenn die Stromverbindung der einzelnen Gebäude nur über Transformatorstationen der öffentlichen Stromversorgungsunternehmen bestehen. Sind die Stromkreise der unterschiedlichen Gebäude oder des einen Gebäudes nicht an der gleichen, von meist drei möglichen Phasen, angeschlossen, ergeben sich zusätzlich Probleme bei der Kommunikationsübertragung.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein hausinternes Subsy- stem in einem Mobilfunknetz und/oder einem drahtgebundenen
Kommunikationsnetz und ein Verfahren zur Kommunikation in einem Subsystem eines Mobilfunknetzes und/oder eines drahtgebundenen Kommunikationsnetzes zu beschreiben, das auch in größeren Gebäuden und Gebäudekomplexen einschließlich der zu- gehörigen Freianlagen eine befriedigende Sende/Empfangs-Abdeckung der Mobilstationen bereitstellt.
Diese Aufgabe wird sowohl durch die Merkmale des Anspruches 1, als auch durch die Merkmale des ersten Verfahrensanspru- ches gelöst. Demgemäß schlagen die Erfinder ein hausinternes Subsystem in einem Mobilfunknetz und/oder einem drahtgebundenen Kommunikationsnetz vor, welches aus einer ortsfesten Heim-Basisstation, mindestens einer Zwischenstation (Repeater) und minde- stens einer Mobilstation besteht, wobei die ortsfeste Heim- Basisstation mindestens ein Verbindungsmittel zu einem externen Telekommunikationsnetz und mindestens eine Sende/Empfangsantenne zur internen Verbindung mit der mindestens einen Zwischenstation aufweist, die mindestens eine Zwischenstation über mindestens ein Verbindungselement zur Verbindung entweder mit der Heim-Basisstation oder einer weiteren Zwischenstation und mindestens eine Sende/Empfangsantenne zur Verbindung entweder mit der mindestens einen Mobilstation oder einer weiteren Zwischenstation verfügt und die mindestens eine Mobilstation eine Sende/Empfangsantenne zur Kommunikation mit dem Mobilfunknetz oder einer Zwischenstation hat, wobei alle Elemente des Subsystems Mittel aufweisen, welche die Aufteilung der Systemressourcen zwischen der Heim-Basisstation, der mindestens einen Zwischenstation und der mindestens einen Mo- bilstation selbständig organisieren. Die Funktion der Selbstorganisation wird weiter unten noch erläutert.
Es wird darauf hingewiesen, daß in dieser Schrift der Begriff „hausintern" im Zusammenhang mit dem Subsystem im Sinne des, in der Fachwelt allgemein verwendeten Begriffes „residential" verwendet wird und zur Unterscheidung von zu den „public"- Systemen gebraucht wird.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Subsystems wird vorgeschlagen, daß die Mittel zur Selbstorganisation mindestens aus einem Algorithmus zur selbständigen Aufteilung der Systemressourcen zwischen der Heim-Basissta- tionen, der mindestens einen Zwischenstationen und der mindestens einen Mobilstation vorhandenen Zwischenverbindungen be- stehen, wobei jedes Element des Subsystems die Systemressourcen nach dem gleichen Algorithmus selbständig belegt. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die oder das Verbindungsmittel der Heim-Basisstation eine Sende/Empfangseinheit zu drahtlosen Kommunikation mit einem Mobilfunknetz und/oder einen drahtgebundenen Anschluß an ein festes Telekommunikationsnetz sind/ist.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Subsystems verläuft bei mindestens einer Verbindungslinie die Kommunikation von der Heim-Basisstation zu einer Mobilstation über mindestens eine Zwischenstation oder über mehrere miteinander kommunizierende Zwischenstationen.
Als untereinander aufzuteilende Systemressourcen können beispielhaft unterschiedliche Frequenzen und/oder unterschiedli- ehe Zeitschlitze und/oder unterschiedliche CDMA-Codes (CDMA = Code Division Multiple Access) angesehen werden.
Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung notwendig, daß jede Mobilstation, jeder Repeater und die Heim-Basisstation über jeweils eine PIN (PIN = Persönliche Identifikationsnummer) verfügen und die Zwischenstationen und/oder die Heim-Basisstation über ein Mittel zur Unterscheidung von zugangsberechtigten und von nichtzugangsberechtigten Mobilstationen verfügt. Vorteilhaft kann das Mittel zur Unterscheidung von zu- gangsberechtigten und von nichtzugangsberechtigten Mobilstationen auch über einen Datenspeicher verfügen, der die PIN von zugangsberechtigten Mobilstationen enthält.
Bezüglich der Verbindung des Subsystems zum Mobilfunknetz und zu der oder den Mobilstationen kann vorteilhaft für das Mobilfunknetz die FDD-Methode (FDD = Frequency Division Duplex) und innerhalb des Subsystems die TDD-Methode (TDD = Time Division Duplex) verwendet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Subsystems besteht darin, daß die mindestens eine Zwischenstation über Mittel zur Ausführung einer Übergabe und/oder Übernahme der Mobilstation (Handover) zu/von der Heim-Basisstation und/oder zu/von einer anderen Zwischenstation verfügt. Hierdurch kann sich eine Mobilstation innerhalb des Abdeckungsbereiches des Subsystems frei bewegen, während die Verbindung der Mobilstation je nach Standort über unterschiedliche Verbindungswege und Zwischenstationen verläuft, beziehungsweise zwischen unterschiedlichen Zwischenstationen und Verbindungswegen umgeschaltet wird.
Eine andere, weitergehende Ausgestaltung des Subsystems besteht darin, daß die mindestens eine Zwischenstation über Mittel zur Ausführung einer Verbindungsübergabe und Verbindungsübernahme der Mobilstation (Handover) zwischen dem Mobilfunknetz und den Zwischenstationen verfügen. Hiermit wird eine weiter verbesserte Beweglichkeit der Mobilstationen erreicht, da nun auch ein problemloser Übergang zwischen einer internen Verbindung im Subsystem zur externen Verbindung in das Mobilfunknetz ermöglicht ist, ohne daß der Nutzer von diesem Vorgang in seiner Kommunikation gestört wird.
Das oben beschriebene Subsystem kann beispielhaft dem GSM- Netz (GSM = Global System for Mobile Communications) und/oder dem UMTS-Netz (UMTS = Universal Mobile Telecommunication System) zugeordnet sein. Ebenso kann das Subsystem bezüglich des Festnetzanschlusses dem ISDN-Netz (ISDN = Integrated Services Digital Network) , dem PSTN-Netz (PSTN = Public Switched Telephone Network) , dem Stromversorgungsnetz / Powerline-Netz und/oder dem xDSL/ADSL-Netz (xDSL = allgemeiner Oberbegriff für Digital Subscriber Line, ADSL = Asymmetrie Digital Sub- scriber Line) zugeordnet sein.
Erfindungsgemäß wird die oben gestellte Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Kommunikation in einem Subsystem eines Mobilfunknetzes und/oder eines drahtgebundenen Kom unikations- netzes gelöst, wobei in dem Subsystem, das aus mehreren Elementen besteht, die eine Heim-Basisstation, mindestens eine Zwischenstation und mindestens eine Mobilstation enthalten, die Heim-Basisstation eine Verbindung zu einem Mobilfunknetz und gegebenenfalls einem Festnetz aufrechterhält und diese Verbindung mit Hilfe der mindestens einen Zwischenstation an die mindestens eine Mobilstation weiterleitet und die minde- stens eine Zwischenstation selbsttätig die Ressourcenaufteilung übernimmt. Diese selbständige Ressourcenaufteilung stellt eine Selbstorganisation des Systems dar, deren Funktion später noch erläutert wird.
Zur möglichen Ressourcenaufteilung wird zumindest die Aufteilung der benutzten Frequenzen und/oder des verwendeten Zeitschlitzes und/oder des CDMA-Codes (CDMA = Code Division Multiple Access) gezählt.
Vorteilhafterweise beginnt bei dem bezeichneten Verfahren ausschließlich dasjenige Element (Mobilstation oder Basisstation) , welches den logischen Verbindungsaufbau initiiert, mit der selbständigen Belegung der Ressourcen (Aufbau/Abbau der Datenkanäle) zwischen sich selbst und dem nächsten Verbin- dungselement der logischen Verbindungskette. Falls eine oder mehrere Zwischenstationen in der logischen Verbindungslinie liegen, nimmt die jeweilige Zwischenstation den Kanalaufbau zum nächsten Element einschließlich selbständiger Ressourcenbelegung vor.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß eine Zwischenstation mehrere Mobilstationen gleichzeitig bedient. Dies kann beispielsweise geschehen, indem die Zwischenstation (en) auf mehreren Frequenzen gleich- zeitig arbeiten, oder jeder Mobilstation ein oder mehrere Zeitschlitze in aufeinanderfolgenden Zeitrahmen zugeteilt werden.
Eine vorteilhafte Möglichkeit, die vorhandenen Systemressour- cen aufzuteilen, kann darin bestehen, daß die Zwischenstation auf einer bestimmten, vordefinierten Ressource (Frequenz, Code, Zeitschlitz), z.B. auf einem BCCH (Broadcast Control Channel) , oder in einem bestimmten freien Zeitschlitz eine Liste der bereits belegten Ressourcen aussendet. Auf diese Weise ist einer potentiell verbindungsinitiierenden Mobilstation bekannt, welche Ressourcen derzeit nicht belegt werden dürfen.
Das oben bezeichnete Verfahren kann vorteilhaft beispielsweise für einen aus dem Festnetz und/oder Mobilfunknetz initiierten Verbindungsaufbau (incoming call) und/oder für einen vom Subsystem initiierten Verbindungsaufbau (outgoing call) durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß besteht auch ebenso vorteilhaft die Möglichkeit der Anwendung des oben näher beschrieben Verfahrens in- nerhalb des Subsystems bei „Hand over"-Prozeduren zwischen den verschiedenen Zwischenstationen und/oder zwischen einer Zwischenstation und der Basisstation.
Der oben erwähnte Begriff der Selbstorganisation bezüglich der Ressourcenaufteilung bezeichnet einen Suchalgorithmus, der jeweils von Basisstation, Zwischenstation und/oder Mobilstation ausgeführt wird und der die jeweils freien Systemressourcen - die meist aus Frequenz-, Code-, Zeitschlitzindizes bestehen - anhand eines Qualitätskriteriums (z.B. RSSI = Ra- dio Signal Strength Indication = Empfangsfeldstärkemessung, Prüfung der CRC-Bits) bewertet, in welchem Maße die Ressourcen gestört oder belegt sind, und aufgrund eines periodisch aufgefrischten look-up table (über Frequenz-, Code-, Zeitschlitzindex) entscheidet, welche Ressource für die Daten- Übertragung benutzt wird.
Ein beispielhafter Algorithmus kann wie folgt aussehen:
1. Periodische Messung der Empfangsqualität (anhand RSSI oder CRC = Cyclic Redundancy Check) und Speicherung in einer elektronischen Tabelle (look-up table) .
2. Suche nach der „besten" freien Übetragungsressource im look-up table. 3. Entscheidung zum Belegen einer bestimmten Ressource.
Wird nun ein Datenpaket fehlerhaft empfangen, so kann durch ein entsprechendes ARQ-Verfahren (ARC = Automatic Repeat on Request) eine erneute Übertragung des Datenpakets erfolgen.
Eine weitere Verbesserung und Optimierung, die vor allem bei hohem Verkehrsaufkommen zum Tragen kommt, kann darin bestehen, daß die Zwischenstation über den BCCH den Mobilstationen mitteilt, welche Ressourcen bereits belegt sind bzw. welche
Ressourcen nicht belegt werden dürfen. Damit werden Störungen vermieden (z.B. der gleichzeitige Versuch zweier Mobilstationen auf dieselbe Ressource zuzugreifen) .
Weitere Ausgestaltungen, zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und aus den Unteransprüchen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung soll nachfolgend, anhand der Zeichnung, näher erläutert werden.
Figur 1: Erfindungsgemäßes Subsystem für einen Gebäudekom- plex,
Figur 2 : Weitere Variante eines Subsystem mit anderer Repea- ter-Aufteilung.
Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Subsystem mit seinen Elementen in einem Gebäudekomplex mit vier Gebäudeteilen A-D. Im Gebäudeteil A befindet sich eine Heim-Basissta- tion 3, welche über eine externe Sende/Empfangsantenne 4 mit einem Mobilfunknetz 1 verbunden ist. Bei dem Mobilfunknetz kann es sich beispielsweise um ein GSM-, UMTS-Netz oder ein sonstiges Mobilfunknetz handeln. Weiterhin ist die Basissta- tion über eine Drahtleitung 22 an einem Festnetz, z.B. dem
ISDN-, PSTN-Netz oder einem sonstigen festverdrahteten Kommunikationsnetz 2 angeschlossen. Für die interne Kommunikation verfügt die Heim-Basisstation 3 über eine Sende/Empfangsantenne 5, mit der sie Verbindung zu den sonstigen im Gebäu- deteil A befindlichen Mobilstationen 17 und Zwischenstationen 7 und 8 aufnehmen kann.
Die Zwischenstation 8 weist je eine im Gebäudeteil A und im Gebäudeteil B befindliche Sende/Empfangsantenne 12 und 13 auf. Im Gebäudeteil B befindet sich weiterhin eine Sende/Empfangsantenne 14 der Zwischenstation 9 aus dem Gebäudeteil D. Die Zwischenstation 9 weist außerdem eine Sende/Empfangsantenne 15 für den Gebäudeteil D auf.
Die Zwischenstation 6 aus dem Gebäudeteil A verfügt über eine feste Verbindungsleitung 16, die sie mit der Zwischenstation 7 aus dem Gebäudeteil C verbindet. Auch die Zwischenstation 7 verfügt über eine Sende/Empfangsantenne 11 zur Abdeckung des Gebäudeteils C. Bei der Verbindung 22 zwischen der Zwischen- Station 6 und Zwischenstation 7 kann es sich auch um eine optische Kommunikationsverbindung durch LASER oder Infrarot oder auch um eine Mikrowellenverbindung handeln. Ebenso kann die Verbindung über ein drahtloses oder drahtgebundenes hausinternes Bussystem (z.B. EIB = European Installation Bus, EHS = European Home Systems, Batibus von BatiBUS Club International) verlaufen, oder über Richtfunk, wireless LAN (Local Area Network) , Twisted-Pair, Vierdrahtverbindung, Koax-Kabel, Glasfaserkabel, etc.
Desweiteren kann sich in jedem der Gebäudeteile eine oder mehrere Mobilstation (en) befinden, die symbolisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 17-20 versehen sind. Die Funkver- bindungen der einzelnen Elemente des Subsystems sind durch die Pfeile 23-29 symbolisiert.
Alle stationären Elemente des Subsystems, nämlich die Zwi- schenstationen 6-9 einschließlich der Heim-Basisstation 3 „wissen" voneinander, indem sie durch eine persönlichen In- dentifikationsnummer (PIN) gekennzeichnet sind. Ebenso erkennen die stationären Elemente anhand der jeweiligen PIN, die jeder Mobilstation eigen ist, ob die Mobilstation zum Ko mu- nikationsnetz des Subsystems zugangsberechtigt ist. Verläßt eine zugangsberechtigte Mobilstation den Abdeckungsbereich einer Zwischenstation und wandert in den Abdeckungsbereich einer anderen Zwischenstation, so wird eine Überleitungsprozedur (hand over) von der ersten zur zweiten Zwischenstation eingeleitet. Beispielsweise kann sich die Mobilstation 19 aus dem Gebäudeteil B in den Gebäudeteil D bewegen, also den Abdeckungsbereich der Zwischenstation 8 verlassen und in den Abdeckungsbereich der Zwischenstation 9 eindringen. Beim Übertritt vom Gebäudeteil B zum Gebäudeteil D wird dann die Übergabeprozedur eingeleitet und die Verbindung zwischen Mobilfunknetz 1 beziehungsweise Festnetz 2 zur Mobilstation 19 wird zuerst über die Heim-Basisstation 3 zur Zwischenstation 8 und danach über Heim-Basisstation 3 über Zwischenstation 8 und Zwischenstation 9 abgewickelt. Bei dieser Übergabeproze- dur wird ebenso wie bei einem neuen Verbindungsaufbau die
Verteilung der Systemressouren dezentral und selbständig geregelt. Die Realisierung solch einer Selbstorganisation ist oben beschrieben.
Ein entsprechender Vorgang findet beispielsweise statt, wenn die Mobilstation 17 sich aus dem Gebäudeteil A zum Gebäudeteil C bewegt. Hier erkennt die Heim-Basisstation 3, daß die Mobilstation 17 ihren Abdeckungsbereich verläßt, während die Zwischenstation 7 erkennt, daß die Mobilstation nun in ihren Abdeckungsbereich eintritt und eine Übergabeprozedur von der Heim-Basisstation 3 zur Zwischenstation 6 und Zwischenstation 7 veranlaßt. Bewegt sich beispielsweise die Mobilstation 18 aus dem Gebäudeteil C in den Gebäudeteil D, so erkennt die Zwischenstation 7 das Verlassen ihres Bereiches und die Zwischenstation 9 re- gistriert den Eintritt der Mobilstation 18 in ihren Abdek- kungsbereich. Mit der Übergabeprozedur wird also die Verbindung der Mobilstation 18, die zuerst über die Zwischenstationen 7 und 6 zur Heim-Basisstation 3 verlief, an die Zwischenstation 9 übergeben, die ihre Verbindung zur Heim-Basissta- tion 3 über die Zwischenstation 8 leitet.
Auf diese Weise ist eine freie Beweglichkeit der Mobilstationen innerhalb des Gebäudekomplexes mit seinen Gebäudeteilen A-B möglich, wobei von jedem Ort eine optimale Verbindung zum Mobilfunknetz 1 und/oder Festnetz 2 gegeben ist. Auch ein
Wandern der Mobilstationen während einer bestehenden Verbindung ist ohne Unterbrechung möglich.
Im Falle eines größeren Gebäudes können also in den einzelnen Stockwerken Zwischenstationen aufgestellt werden. Bei größeren Gebäudekomplexen mit mehreren Gebäuden und Freigelände kann beispielsweise je Gebäude ein oder mehrere Zwischenstationen installiert werden und eine Zwischenstation für das Freigelände benutzt werden, wobei die Heim-Basisstation über eine oder mehrere Zwischenstationen alle Zwischenstationen erreichen kann und eine selbständige Aufteilung der vorhandenen Systemressourcen stattfindet.
Eine weitere Variation des erfindungsgemäßen Subsystems ist in der Figur 2 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zur Figur 1 besteht darin, daß sich die Zwischenstation 8 nicht im Gebäudeteil A befindet, sondern im Gebäudeteil B installiert ist. Weiterhin ist der Gebäudeteil D frei von Zwischenstationen.
Eine derartige Situation ist denkbar, wenn die räumliche Trennung zwischen den Gebäudeteilen A und B einerseits und den Gebäudeteilen B und D andererseits baulich schwach genug oder räumlich so nahe ausfällt, daß die Funkverbindung 23 zwischen der Heim-Basisstation 3 oder eventuell eine andere Funkverbindung von einer anderen Zwischenstation ausreicht, um die Zwischenstation 8 zu erreichen. Ebenso kann auf eine Anwesenheit einer Zwischenstation in einem Gebäudeteil, wie hier im Teil D, verzichtet werden, wenn dieser Gebäudeteil durch eine anderswo stationierte Zwischenstation mit abgedeckt wird.
Es kommt also bei der Aufteilung der Zwischenstationen im wesentlichen darauf an, daß eine ausreichende Funkabdeckung der Räumlichkeiten erreicht wird und von möglichst jeder Stelle eine direkte oder indirekte Verbindung zwischen den Mobil- Terminals und der Heim-Basisstation hergestellt werden kann. Unerheblich ist es dabei, wie viele Zwischenstationen für die Verbindung notwendig sind.

Claims

Patentansprüche
1. Hausinternes Subsystem in einem Mobilfunknetz (1) und/oder einem drahtgebundenen Kommunikationsnetz (2) beste- hend aus einer ortsfesten Heim-Basisstation (3) , mindestens einer Zwischenstation (6;7;8;9) und mindestens einer Mobilstation (17; 18/ 19;20) , wobei die ortsfeste Heim-Basisstation (3) mindestens ein Verbindungsmittel (4; 22) zu einem externen Telekommunikationsnetz (1;2) und mindestens eine Sende/Emp- fangsantenne (5) zur internen Verbindung mit der mindestens einen Zwischenstation (6; 7; 8; 9) aufweist, die mindestens eine Zwischenstation (6; 7; 8; 9) über mindestens ein Verbindungselement (10; 11; 12; 13; 14; 15; 16) zur Verbindung entweder mit der Heim-Basisstation (3) oder einer weiteren Zwischenstation (6; 7; 8; 9) und mindestens eine Sende/Empfangsantenne
(10; 11; 12; 13; 14; 15) zur Verbindung entweder mit der mindestens einen Mobilstation (17; 18; 19;20) oder einer weiteren Zwischenstation (6; 7; 8; 9) verfügt und die mindestens eine Mobilstation (17; 18; 19;20) eine Sende/Empfangsantenne zur Kom- munikation mit dem Mobilfunknetz (1) und/oder einer Zwischenstation (6; 7; 8; 9) hat, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elemente (3; 6; 7; 8; ) des Subsystems Mittel aufweisen, welche die Aufteilung der Systemressourcen zwischen der Heim- Basisstation, der mindestens einen Zwischenstation (6;7;8;9) und der mindestens einen Mobilstation (17; 18; 19; 20) selbständig organisieren.
2. Subsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Selbstorganisation minde- stens aus einem Algorithmus zur selbständigen Aufteilung der Systemressourcen zwischen der Heim-Basissationen (3) , der mindestens einen Zwischenstationen (6; 7; 8; 9) und der mindestens einen Mobilstation (17; 18; 19;20) vorhandenen Zwischenverbindungen bestehen, wobei jedes Element des Subsystems (3; 6; 7; 8; 9) die Systemressourcen nach dem gleichen Algorithmus selbständig belegt.
3. Subsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oder das Verbindungsmittel der Heim-Basisstation eine Sende/Empfangseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit einem Mobilfunknetz (1) und/oder einen drahtgebundenen Anschluß (22) an ein festes Telekommunikationsnetz (2) sind/ist.
4. Subsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Ver- bindungselement der Zwischenstation (6; 7; 8; 9) eine Sende/ Empfangsantenne (4) und/oder eine Kabelverbindung (16) ist.
5. Subsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einer Ver- bindungslinie die Kommunikation von der Heim-Basisstation zu einer Mobilstation über mindestens eine Zwischenstation (6; 7; 8; 9) oder über mehrere miteinander kommunizierende Zwischenstationen (6; 7; 8; 9) verläuft.
6. Subsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untereinander aufgeteilten Systemressourcen mindestens unterschiedliche Frequenzen enthalten.
7. Subsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untereinander aufgeteilten Systemressourcen mindestens unterschiedliche Zeitschlitze enthalten.
8. Subsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untereinander aufgeteilten Systemressourcen mindestens unterschiedliche CDMA- Codes (CDMA = Code Division Multiple Access) enthalten.
9. Subsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mobilstation (17;18;19;20) , jede Zwischenstation (6;7;8;9) und die Heim- Basisstation (3) über jeweils eine PIN (PIN = Persönliche Identifikationsnummer) verfügen und die Zwischenstationen (6; 7; 8; 9) und/oder die Heim-Basisstation (3) über ein Mittel zur Unterscheidung von zugangsberechtigten und von nichtzu- gangsberechtigten Mobilstationen verfügt.
10. Subsystem gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Unterscheidung von zugangsberechtigten und von nichtzugangsberechtigten Mobilstationen über einen Datenspeicher verfügt, der die PIN von zugangsberechtigten Mobilstationen enthält.
11. Subsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Subsy- stems zum Mobilfunknetz (1) nach der FDD-Methode (FDD = Fre- quency Division Duplex) und die Verbindung im Subsystem nach der TDD-Methode (TDD = Time Division Duplex) abläuft.
12. Subsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß im Falle einer Zwischenstation (6;7;8;9), diese über Mittel zur Ausführung einer Übergabe und/oder Übernahme der Mobilstation (17; 18; 19;20) zu/von der Heim-Basisstation (3) verfügt.
13. Subsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle mindestens zweier Zwischenstationen (6; 7; 8; 9) diese über Mittel zur Ausführung einer Verbindungsübergabe der Mobilstation (17; 18; 19; 20) unter den Zwischenstationen (6; 7; 8; 9) verfügen.
14. Subsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Zwischenstation (6; 7; 8; 9) über Mittel zur Ausführung einer Ver- bindungsübergabe und Verbindungsübernahme der Mobilstation (17;18;19;20) zwischen dem Mobilfunknetz (1) und den Zwischenstationen (6; 7; 8; ) verfügt.
15. Subsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Subsystem dem GSM-Netz (GSM = Global System for Mobile Communications) zugeordnet ist.
16. Subsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Subsystem dem UMTS- Netz (UMTS = Universal Mobile Telecommunication System) zugeordnet ist.
17. Subsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Subsystem bezüglich des Festnetzanschlusses dem ISDN-Netz (ISDN = Integrated Services Digital Network) zugeordnet ist.
18. Subsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Subsystem bezüglich des Festnetzanschlusses dem PSTN-Netz (PSTN = Public Switched Telephone Network) zugeordnet ist.
19. Subsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Subsystem bezüglich des Festnetzanschlusses dem Stromversorgungsnetz/Powerline- Netz zugeordnet ist.
20. Subsystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Subsystem bezüglich des Festnetzanschlusses dem xDSL/ADSL-Netz (xDSL = allgemeiner Oberbegriff für Digital Subscriber Line, ADSL = Asymme- tric Digital Subscriber Line) zugeordnet ist.
21. Verfahren zur Kommunikation in einem Subsystem eines Mobilfunknetzes (1) und/oder eines drahtgebundenen Kommunikationsnetzes, wobei im Subsystem, das aus mehreren Elementen be- steht, die eine Heim-Basisstation, mindestens eine Zwischenstation (6;7;8;9) und mindestens eine Mobilstation (17;18; 19;20) enthalten, wobei die Heim-Basisstation (3) eine Verbindung zu einem Mobilfunknetz (1) und gegebenenfalls einem Festnetz (2) aufrechterhält und diese Verbindung mit Hilfe der mindestens einen Zwischenstation (6; 7; 8; 9) an die mindestens eine Mobilstation (17; 18; 19;20) weiterleitet, da- durch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Zwischenstation (6;7;8;9) selbsttätig die Ressourcenaufteilung übernimmt .
22. Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekenn- zeichnet, daß zur Ressourcenaufteilung die Aufteilung benutzter Frequenzen und/oder verwendetem Zeitschlitz und/oder CDMA-Code (CDMA = Code Division Multiple Access) zählt.
23. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Verfahrensansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich dasjenige Element (Mobilstation oder Basisstation) , welches den logischen Verbindungsaufbau initiert, mit der selbsstän- digen Belegung der Ressourcen (Aufbau/Abbau der Datenkanäle) zwischen sich selbst und dem nächsten Verbindungselement der logischen Verbindungskette beginnt und falls eine oder mehrere Zwischenstationen (6; 7; 8; 9) in der logischen Verbindungslinie liegen, die jeweilige Zwischenstation (6;7;8;9) den Kanalaufbau zum nächsten Element einschließlich selbständiger Ressourcenbelegung vornimmt.
24. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenstation (6; 7; 8; 9) mehrere Mobilstationen (17; 18; 19; 20) gleichzeitig bedient.
25. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstation (6; 7; 8; 9) auf einem BCCH (Broadcast Control Channel) eine Liste der bereits belegten Ressourcen, die von der verbin- dungsinitierenden Mobilstation nicht belegt werden dürfen, aussendet.
26. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es für einen aus dem Festnetz und/oder Mobilfunknetz (1) initierten Verbindungsaufbau durchgeführt wird (incoming call) .
27. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es für einen vom Subsystem initiierten Verbindungsaufbau durchgeführt wird (outgoing call) .
28. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Verfahrensansprü- che, dadurch gekennzeichnet, daß es innerhalb des Subsystems bei Verbindungsübergabe-Prozeduren zwischen verschiedenen Zwischenstationen (6; 7; 8; 9) und/oder zwischen ei- ner Zwischenstation (6;7;8;9) und der Basisstation (3) durchgeführt wird.
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