DE69113501T2 - Mobiles Telefonsystem zum Gebrauch im Haus und im Freien. - Google Patents
Mobiles Telefonsystem zum Gebrauch im Haus und im Freien.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Telefonsystem, das für eine Teilnehmerbenutzung im Freien und im Haus vorgesehen ist und ein externes Teilsystem zum Gebrauch im Freien, welches Basisstationen von relativ hoher Signalstärke umfaßt und direkt mit einem Mobilvermittlungszentrum verbunden ist und ein inneres Teilsystem zum Gebrauch im Haus mit inneren Basisstationen von relativ geringer Signalstärke, die mit dem Mobilvermittlungszentrum verbunden sind, umfaßt.
- Ein bekanntes mobiles Telefoniersystem umfaßt geographische Zellen, wobei jede eine jeweilige Basisstation aufweist und mit einem Vermittlungs- oder Schaltzentrum verbunden ist. Jede Basisstation besitzt einen Zugriff auf eine gegebene Anzahl von Kanälen, die sowohl in der Frequenz als auch in der Zeit gemeinsam benutzt werden. Die Zellen sind in große Zellengruppen zusammengefaßt, in denen benachbarten Zellen getrennte Frequenzen zugewiesen sind, eine sogenannte feste Kanalzuordnung. Sämtliche Frequenzen des Systems finden sich innerhalb einer Zellengruppe. Mehrere Zellengruppen werden benachbart zueinander plaziert, um breite geographische Gebiete abzudecken und die Kanalzuordnung in den Zellen ist so gewählt, daß zueinander getrennte Gruppen einander nicht stören werden. Eine ausführliche Beschreibung des voranstehend erwähnten Systems findet man in CMS 88, Cellular Mobile Telephone System, Ericsson Telecom AB, 1988. Es sind auch adaptive mobile Telefoniersysteme bekannt, bei denen jede Basisstation einen Zugriff auf alle Systemkanäle besitzt. Einem mobilen Teilnehmer wird ein Kanal nach einer Messung von auftretenden Störungen zugeordnet, eine sogenannte dynamische Kanalzuordnung. Ein System dieser Art ist zur externen Verwendung beabsichtigt, normalerweise durch Fahrzeug-Teilnehmer. Sowohl die Basisstation als auch die mobile Teilnehmerstation besitzen eine relativ hohe Sendeleistung. Entsprechende mobile Telefoniersysteme sind zum Gebrauch im Haus bekannt, beispielsweise in Farbrikgebäuden oder Büros, wie beispielsweise in der Veröffentlichung 39th IEEE Vehicular Technology Conference, Volume 1, Mai 1-3, 1989, Dag Akerberg: "Properties of a TDMA Pico Cellular Office Communication System" beschrieben ist. Dieser Bericht beschreibt ein adaptives Telefoniersystem, umfassend schnurlose tragbare Teilnehmergeräte, die mit einer Teilnehmervermittlungsstelle über Basisstationen verbunden werden können. Eine Anforderung besteht darin, daß derartige Innenhaussysteme eine große Verbindungskopplungskapazität aufweisen sollen. Demzufolge weist das System eine relativ große Anzahl von kleinen Zellen jeweils mit einer jeweiligen Basisstation auf und sowohl die Basisstationen als auch die tragbaren Teilnehmergeräte besitzen eine relativ geringe Signalstärke. Dies ermöglicht, daß die gleichen Kanäle wiederholt innerhalb eines Gebäudes verwendet werden können, und zwar ohne das Auftreten von problematischen Störungen.
- In dem Patentdokument US-A-4 790 000 ist ein mobiles Telefoniersystem offenbart, das ein städtisches, öffentliches Teilsystem zum Gebrauch im Freien und ein privates Teilsystem zum Gebrauch im Haus aufweist. Das private Teilsystem besitzt interne Basisstationen mit relativ geringer Signalstärke und besitzt einen Zugriff auf ein begrenztes Frequenzband. Das öffentliche Teilsystem besitzt ebenfalls einen Zugriff auf ein begrenztes Frequenzband, das nicht mit dem Frequenzband des privaten Teilsystems überlappt.
- Ein bei einer mobilen Telefonie angetroffenes Problem besteht darin, den Teilnehmern eine ausreichend große Anzahl von Kanälen innerhalb eines begrenzten Frequenzbandes anzubieten. Dieses Frequenzband wird durch die Behörden zugewiesen und darf nicht überschritten werden, so daß benachbarte Freuqenzbereiche gestört werden. Eine Frequenz-Zeitteilung oder Frequenz-Zeitmultiplexierung erlaubt, die Anzahl von Kanälen innerhalb eines Frequenzbandes beträchtlich zu erhöhen, obwohl die Anzahl von Kanälen begrenzt bleibt. Demzufolge ist es schwierig, ein System zum Verwenden im Freien und ein System zur Verwendung im Haus für eine Mobiltelefonie mit einer großen Kapazität innerhalb des gleichen geographischen Gebiets vorzusehen. Bestimmte Schwierigkeiten werden angetroffen bei der Einführung eines Innenhaus-Systems in einem Gebiet, in dem bereits ein System zur Verwendung im Freien eingerichtet worden ist. Es ist auch für einen Teilnehmer schwierig, beide Systeme mit ein und der gleichen mobilen Station zu verwenden.
- Die voranstehend erwähnten Probleme werden gelöst gemäß der Erfindung mittels einer Kombination eines Außensystems und eines Innensystems, wobei beide Systeme einen Zugriff im wesentlichen auf den gesamten zugeordneten Frequenzbereich aufweisen. Das Innensystem besitzt eine adaptive Kanalzuordnung und eine relativ geringe Signalstärke. Eine Teilnehmermobilstation kann eine Basisstation in dem Außensystem von einer Basisstation in einem Innensystem unterscheiden und eine Auswahl zwischen diesen Basisstationen durchführen. Die mobile Station kann sich selbst an der gewählten Basisstation identifizieren.
- Die Erfindung ist durch die in den folgenden Ansprüchen aufgeführten Merkmale charakteristiert.
- Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend eingehender unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1 ein internes mobiles Telefoniersystem, das in einem Gebäude eingebaut ist, welches in dem Bereich eines externen mobilen Telefoniesystems liegt;
- Fig. 2 schematisch Signalfolgen für das interne mobile Telefoniesystem;
- Fig. 3 schematisch Signalfolgen für das externe mobile Telefoniesystem; und
- Fig. 4 eine alternative Ausführungsform des Gebäudes einschließlich des internen und des externen mobilen Telefoniesystems.
- Fig. 1 zeigt ein Gebäude 1, das Büros 2, Laborstandorte 3, Korridore 4 und eine Eingangshalle 5 umfaßt. Das Gebäude ist mit einem System 6 von schnurlosen Telefonen ausgerüstet, die ein internes Teilsystem eines mobilen Telefoniesystems bilden. Dieses mobile Telefoniesystem umfaßt ein externes Teilsystem 7, welches ein zellen-unterteiltes mobiles Telefoniesystem ist. Das interne Teilsystem umfaßt in den Korridoren 4 interne Basisstationen BSI, die mit einem inneren Schaltzentrum MXI über Kabel verbunden ist. Dieses Schaltzentrum ist mit einem externen mobilen Schaltzentrum NSC verbunden, das mit einer Teilnehmervermittlungsstelle PX in dem öffentlichen Telefonnetz verbunden ist. Jede interne Basisstation deckt ein Gebiet innerhalb des Gebäudes 1 ab, wobei dieses Gebiet normalerweise als eine Mikrozelle bezeichnet wird. Das externe Teilsystem 7 ist in Zellen C1, C2 und C3 aufgeteilt, die schematisch in der Figur dargestellt sind, und eine Basisstation BS1 und BS2 befindet sich in jeder Zelle. Diese Basisstationen sind mit dem externen mobilen Schaltzentrum MSC verbunden und das externe Teilsystem besitzt eine sogenannte feste Kanalzuordnung. Das gesamte externe Teilsystem besitzt einen Zugriff auf ein mobiles Telefoniefrequenzband, das in eine Anzahl von bidirektionalen Kanälen aufgeteilt ist. Jede Zelle besitzt einen Zugriff auf lediglich einen Teil dieser Kanäle und die Kanäle werden zwischen den Zellen in einer Weise verteilt, so daß benachbarte Zellen davon abgehalten werden, sich gegeneinander zu stören. Einer der Kanäle in jeder Zelle ist ein Steuerkanal, der beispielsweise zum Aufbau von Verbindungen und zum Ändern von Kanälen, eine sogenannte Gesprächsübergabe oder Umschaltung verwendet wird. Das externe Teilsystem ist eingehender in der voranstehend erwähnten Referenz CMS 88 beschrieben.
- Auch das innere Teilsystem 6 besitzt einen Zugriff auf ein Frequenzband, das in einer Anzahl von Zweiwegkanälen aufgeteilt ist. Einer der Kanäle in diesem System wird als ein Steuerkanal gewählt. Ein Büro benötigt normalerweise ein Telefonsystem mit einer großen Kapazität. Viele Benutzer MSI innerhalb des begrenzten Gebiets des Gebäudes 1 müssen eine Verbindung gleichzeitig herstellen können, und zwar ohne einander zu stören und es muß für die Kunden möglich sein, sich frei innerhalb des Gebäudes zu bewegen, während sie konstant mit einer der Basisstationen BSI verbunden sind. Demzufolge besitzen alle Basisstationen BSI des internen Teilsystems einen Zugriff auf alle Kanäle und die Kanalzuordnung ist adaptiv. Zusätzlich zu der gewünschten hohen Kapazität stellt dieses adaptive System auch Vorteile von dem Installtationsaspekt bereit. Ein adaptives schnurloses Telefoniesystem zur Verwendung im Haus ist eingehend in der voranstehend erwähnten Referenz IEEE Vehicular Technology Conference beschrieben.
- Die Zuordnung eines Frequenzbands für eine mobile Telefonie wird beispielsweise durch die geeignete Behörde vorgegeben. Der verfügbare Frequenzbereich wird in Frequenzbänder aufgeteilt, die den Benutzern zugeordnet werden. Es ist wichtig, daß sich die Benutzer auf Frequenzbändern nicht gegenseitig beeinträchtigen, so daß ein Mobilfunksystem beispielsweise sich nicht mit einem Flugzeuglandesystem stört. Der verfügbare Frequenzbereich ist begrenzt und die Anzahl von Benutzern ist groß und es ist geboten, daß jeder Benutzer sein begrenztes Frequenzband effektiv verwendet. Um eine effektive Verwendung von Frequenzen zu ermöglichen, müssen sowohl das innere Teilsystem 6 als auch das externe Teilsystem 7 einen Zugriff auf das gleiche Frequenzband aufweisen.
- Ganz offensichtlich besteht ein Risiko darin, daß sich das innere Teilsystem 6 und das externe Teilsystem 7 gegenseitig stören. Der mobile Benutzer MSI in dem inneren Teilsystem ist mit einem seiner Basisstationen BSI auf einem Kanal einer bestimmten Frequenz verbunden. Ein Fahrzeugverwender MS, der sich in einer Position 8 in dem externen Teilsystem 7 befindet, stellt eine Verbindung mit seiner Basisstation BS1 auf dem gleichen Kanal her. Die Übertragungsleistungen des inneren Teilsystems sind im Vergleich mit den Übertragungsleistungen des externen Teilsystems sehr klein und das Risiko einer Störung der Verbindung mit MS durch das innere Teilsystem ist gering. Andererseits kann die Verbindung mit der inneren mobilen Station MSI durch die hergestellte Außenverbindung gestört werden und dieses Risiko ist relativ groß, wenn sich die fahrzeuggebundene mobile Station MS an eine Position 9 in der Nähe des Gebäudes 1 bewegt. Diese Störung wird durch das innere Teilsystem detektiert und der gestörte Kanal in dem inneren Teilsystem 6 wird deaktiviert oder unterbrochen und ein nicht gestörter Kanal wird verbunden. Da das innere Teilsystem adaptiv ist und alle inneren Basisstationen BSI einen Zugriff auf alle Kanäle aufweisen, ist die Wahrscheinlichkeit sehr gering, daß alle Kanäle belegt oder gestört sind, so daß einer Verbindung dieses neuen Kanals nichts entgegensteht.
- Es ist wichtig, daß die mobile Station MSI bestimmen kann, ob sie zu dem inneren Teilsystem 6 oder dem äußeren Teilsystem 7 gehört. Es ist erforderlich, daß eine mobile Station BSI ihren Status in dieser Hinsicht bestimmen kann, wenn ein Teilnehmer einen anderen Teilnehmer anrufen möchte oder von einem anderen Teilnehmer angerufen werden möchte. Die Signale des externen Teilsystems 7 sind so stark, daß die Signale oft in das Gebäude 1 hineinreichen werden, wodurch ermöglicht wird, daß eine Konversation im Haus über die Basisstation BSI des externen Teilsystems durchgeführt wird. Die Signale des inneren Teilsystems sind andererseits schwach und es ist oft unmöglich, eine Konversation außer Haus über die inneren Basisstationen BSI auszuführen. Wenn sich der Teilnehmer außer Haus befindet, ist es demzufolge erforderlich, eine Verbindung über die interne Basisstation BS1 herzustellen. Wenn sich der Teilnehmer im Hause befindet, ist es oft vorteilhaft, einen Anruf über die inneren Basisstationen BSI herzustellen, und zwar unter anderem wegen einer Kanalverfügbarkeit und auch wegen Kostenerwägungen. Ein Vorteil wird deshalb auch erzielt, wenn jede der inneren Basisstationen BSI einen Zugriff auf alle Kanäle des Systems aufweist, so daß das Risiko, daß ein Anruf nicht verbunden wird, gering sein wird.
- Die Steuerkanäle in den jeweiligen Teilsystemen werden verwendet, um zu bestimmen, ob die mobilen Stationen MSI zu dem inneren oder zu dem externen Teilsystem gehören. Der Steuerkanal ist aus einem Kanal von der Basisstation zu der mobilen Station oft auch als FOCC (Vorwärts-Steuerkanal) bezeichnet und einem Kanal von der mobilen Station zu der Basisstation oft als RECC (Umkehr-Steuer-Kanal bezeichnet) gebildet. Die mobile Station MSI hört konstant den FOCC ab, um zum Empfang eines Anrufs vorbereitet zu sein. Wenn die mobile Station den FOCC zum erstenmal abhört, sendet die mobile Station ein Signal mit der Absicht einer Enthüllung ihrer Identität an die Basisstation, ein sogenanntes Einloggen. Dies ermöglicht dem mobilen Schaltzentrum MSC, den Anruf an die richtige Basisstation zu verbinden. Eine eingehendere Beschreibung des Steuerkanals eines digitalen mobilen Telefoniesystems befindet sich beispielsweise in der voranstehend erwähnten Referenz CMS 88, Kapitel 3.
- Die mobile Station MSI kann bestimmen, ob sie zu dem inneren oder zu dem externen Teilsystem gehört, und zwar in der folgenden Weise. Die Basisstation BSI des inneren Teilsystems 6 senden auf dem Steuerkanal FOCC Signalfolgen 551, die Datenwörter A und B enthalten, die für unterschiedliche Zwecke in einer bekannten Weise vorgesehen sind, und ein internes Identifikationswort IDI, wie in Fig. 2 dargestellt. Das Bezugszeichen T in Fig. 2 bezeichnet die Zeit. IDI ist für das innere Teilsystem einzigartig. Die Basisstationen BS1, BS2 des externen Teilsystems 7 senden auf dem Steuerkanal FOCC Signal folgen SSO, die Datenwörter C und E, vorgesehen für unterschiedliche Zwecke in einer bekannten Weise, enthalten, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Signalfolgen SSO enthalten auch ein externes Identifikationswort IDO, das für das externe Teilsystem einzigartig ist. Die mobile Station MS erfaßt konstant die Steuerkanäle der zwei Teilsysteme. Unmittelbar nachdem die Signalstärke des Identifikationsworts EIDI in dem inneren Teilsystem einen Schwellwert überschreitet, wird die mobile Station MSI sich selbst an der inneren Basisstation BSI identifizieren, d.h. der voranstehend erwähnte Einlogprozeß findet statt. Dies wird durch ein Signal IDIR auf dem Steuerkanal RECC bewirkt, wie in Fig. 2 gezeigt. Die mobile Station zeichnet das externe Identifikationswort IDO auf und unmittelbar nachdem die Signalstärke des internen Identifikationsworts IDI unter den Schwellwert fällt, wird die mobile Station MSI sich selbst an einer der externen Basisstationen identifizieren. Dies wird durch ein externes Identifikationssignal IDOR bewirkt, wie in Fig. 3 gezeigt. Dieses erlaubt der mobilen Station MSI, selbst eine Anfrage für eine Verbindung eines Anrufs oder eine Verbindung mit einem anrufenden Teilnehmer über eine der Innen-Basisstationen BSI vorzunehmen, vorausgesetzt, daß sich die mobile Station MSI innerhalb des Gebäudes 1 befindet und die Signalstärke von IDI den Schwellwert übersteigt. Wenn die mobile Station MSI das Gebäude 1 verläßt, fällt die Signalstärke des Identifikationsworts IDI unter den Schwellwert, woraufhin die mobile Station MSI sich selbst an der externen Basisstation BSI identifiziert. Die mobile Station MSI kann hierbei in einer entsprechenden Weise aufragen, über die externe Baisstation BS1 einen Anruf durchführen oder mit einem Anruf verbunden werden.
- In dem Fall der dargestellten Ausführungsform wird die Entscheidung hinsichtlich der Tatsache, in welches der zwei Teilsysteme sich die mobile Station einloggen sollte, auf der Grundlage der Signalstärke des Identifikationsworts IDI in dem Steuerkanal des internen Teilsystems getroffen. Es ist auch möglich, die Signalstärke der gesamten Signalfolge SSI für den inneren Steuerkanal oder Teile davon, beispielsweise die Teile A und B, zu verwenden. Es ist beispielsweise auch möglich, anstelle eines Signalstärken-Schwellwerts beispielsweise die Bitfehlerrate als eine Messung der Signalqualität auf dem Kanal zu verwenden.
- Die Erfindung wurde voranstehend unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben, in der die internen Basisstationen BSI und die externen Basisstationen BS1, BS2 direkt mit dem mobilen Schaltzentrum MSC verbunden sind. Der Vorteil bei dieser Ausführungsform besteht darin, daß eine gerade vor sich gehende Anrufverbindung mit der mobilen Station MSI in einer relativ einfachen Weise aufrechterhalten werden kann, wenn sich die mobile Station zwischen den internen und den externen Teilsystemen bewegt.
- Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, die sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform insoweit unterscheidet, daß die zwei Teilsysteme miteinander durch ein verkabeltes öffentliches Telefonnetz 10 verbunden sind. Die internen Teilsysteme 6 sind mit einer Teilnehmervermittlungsstelle AX verbunden, die mittels eines Drahts mit einer öffentlichen Vermittlungsstelle PX in dem öffentlichen Telefonnetz 10 verbunden ist. Das mobile Schaltzentrum MSC ist ebenfalls über Drähte mit der öffentlichen Vermittlungsstelle PX verbunden. Verdrahtete Telefongeräte H können mit der Teilnehmervermittlungsstelle AX verbunden sein.
- In dem Fall der dargestellten Ausführungsform besitzt das externe Teilsystem 7 eine feste Kanalzuordnung zu den Zellen C1, C2 und C3. Gemäß der Erfindung kann das externe Teilsystem allerdings auch adaptiv sein und die Basisstationen BS1 und BS2 können einen Zugriff auf alle Kanäle des Systems aufweisen. Es ist auch vorstellbar, die Mehrzahl der Verkehrskanäle in dem externen Teilsystem den externen Basisstationen entsprechend einem vorgegebenen Frequenzplan zuzuordnen, obwohl eine kleinere Anzahl der Verkehrskanäle adaptiv zugeordnet wird, beispielsweise gemäß dem schwedischen Patent SE-B-460941. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das innere Teilsystem 6 einen Zugriff auf alle Kanäle des Systems auf. Es liegt im Umfang der Erfindung, diesen Kanalzugriff zu beschränken.
Claims (5)
1. Kommunikationsverfahren in einem Mobiltelefonsystem,
vorgesehen zur Teilnehmerverwendung im Freien und im
Haus, wobei das System umfaßt:
ein externes Teilsystem (7) zur Verwendung im Freien,
welches externe Basisstationen (BS1, BS2) von relativ
hoher Signalstärke umfaßt und direkt mit einem
Mobilschaltzentrum (MSC) verbunden ist; und
ein inneres Teilsystem (6) zur Verwendung im Haus,
welches innere Basisstationen (BSI) von relativ geringer
Signalstärke umfaßt, die mit dem Mobilschaltzentrum MSC
verbunden sind, wobei das innere Teilsystem (6) eine
adaptive Kanalzuordnung aufweist;
wobei das System die folgende Schritte umfaßt:
- Zuordnen von Verkehrskanälen an die zwei
Teilsysteme (6, 7) im wesentlichen für eine
Anrufübertragung; und
- Zuordnen von Steuerkanälen (FOCC, RECC) an die zwei
Teilsysteme (6, 7) im wesentlichen für eine
Zuordnung und eine Änderung der Verkehrskanäle;
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren
die folgenden weiteren Schritte umfaßt:
- Zuordnen an das innere Teilsystem (6) wenigstens
einen der Verkehrskanäle mit der gleichen Frequenz
wie die Verkehrskanäle des externen Teilsystems
(7);
- Senden eines inneren Identifikationsworts (IDI),
welches für das innere Teilsystem (6) einzigartig
ist, von den inneren Basisstationen (BSI) auf den
Steuerkanälen des inneren Teilsystems (6);
- Senden eines externen Identifikationsworts (IDO),
das für das externe Teilsystem (7) einzigartig ist,
von den externen Basisstationen (BS1, BS2) auf den
Steuerkanälen des externen Teilsystems (7);
- Erfassen in der mobilen Station (MSI, MS) der
Steurkanäle (FOCC) der zwei Teilsysteme, Anhören
nach den jeweiligen inneren und externen
Identifikationswörtern (IDI, IDO);
- Detektieren in der mobilen Station (MSI, MS) einer
Signalqualität für den Steuerkanal (FOCC) des
inneren Teilsystems, wobei dieser Kanal durch das
interne Identifkikationswort (IDI) identifiziert
wird,
- Senden von der mobilen Station (MSI, MS) eines
inneren Identifikationssignals (IDIR) an die
inneren Basisstationen (BSI), wenn die detektierte
Signalqualität eine vorgegebene Qualitätsmessung
übersteigt, wobei der mobilen Station (MSI, MS)
ermöglicht wird, in das innere Teilsystem (6)
einzuloggen; und
- Senden von der mobilen Station (MSI, MS) eines
externen Identifikationssignals (IDOR) an die
externen Basisstationen (BS1, BS2), wenn
detektierte Signalqualität unter der vorgegebenen
Qualitätsmessung liegt, wobei der mobilen Station
(MSI, MS) ermöglicht wird, in das externe
Teilsystem (7) einzuloggen.
2. Kommunikationsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch ein Detektieren der Signalqualität durch Messen
der Signalstärke des Steuerkanals (FOCC) des inneren
Teilsystems (6).
3. Kommunikationsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch ein Detektieren der Signalqualität
durch Messen der Signalstärke des internen
Identifkationsworts (IDI).
4. Kommunikationsverfahren nach Anspruch 2 oder 3,
gekennzeichnet durch ein Vergleichen der Signalstärke
mit einem Schwellwert, der die Qualitätsmessung
definiert.
5. Kommunikationsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch ein Detektieren der Signalqualität durch Messen
der Bitfehlerrate des Steuerkanals (FOCC) des inneren
Teilsystems (6).
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