MOBILE RADIO NETWORK

Abstract: 1. A mobile radio network having a number of radio concentrators (FUKOs) which are arranged side by side in the manner of a cellular system with overlapping radio ranges (1, 2 ... 7), wherein a firmly predetermined number of directly adjacent radio ranges forms a radio range group (FBG), all the frequency channels available being repeated in each group, and wherein furthermore the frequency distribution plan for the radio concentrators (FUKOs) is so determined that common channel interference in the respective radio range including an extended edge zone are largely eliminated, and wherein at least the signalling is carried out in digital form between the stationary radio concentrators (FUKOs) and the moving subscriber stations by means of organization channels designed for duplex operation, and wherein furthermore in the organization channel, in each connection establishment, the respective subscriber is assigned a radio channel in accordance with a scrambling programme and a quality check of the respective channel, in respect of sufficient signal-to-noise ratio, is effected in a signalling dialogue between subscriber and radio concentrator (FUKO), characterized in that, in the event of an unsuccessful result of the attempts to detect a channel having an adequate signal-to-noise ratio, a transit time measurement is carried out with the subscribers in order to locate their region of sojourn therefrom, and that, in the event of further unsuccessful connection attempts, interference entries for those channels which lie in the edge zone (R) of a radio range (1, 2 ... 7) are entered into the data processing unit of the radio concentrator (FUKO) and further allocations are so effected that subscribers in the core zone (K) of a radio range (1, 2 ... 7) are assigned such channels of the edge zones (R), and those of the edge zones (R) are assigned such channels which have originally been allocated to the core zone (K).

Description: Mobiles Funknetz Die Erfindung bezieht sich auf ein mobiles Funknetz mit einer Anzahl Funkkonzentratoren in gegenseitiger räumlicher Anordnung nach Art eines Cellularsystems mit sich überlappenden Funkbereichen, bei dem jeweils eine fest vorgegebene Anzahl von einander unmittelbar benachbarten Funkbereichen eine Funkbereichsgruppe bilden, in denen sich die insgesamt zur VerfUgung stehenden Frequenzkanä-le wiederholen, bei dem ferner der Frequenzverteilungsplan ±r die Funkkonzentratoren so festgelegt ist, dass Gleichkanalstörungen im Jeweiligen Funkbereich einschliesslich einer erweiterten Randzone weitgehend aüsgeschlossen sind und bei dem wenig stens die Signalisierung in digitaler Form zwischen den ortsfesten Funkkonzentratoren und den beweglichen Teilnehmerstationen über für Duplexbetrieb ausgelegte Or g*i sationskanäle vorgenommen ist, insbesondere Funknetz nach Patent 30 09 309. Ein mobiles Funknetz dieser Art ist beispielsweise durch die DE-AS 26 59 635 bekannt. Jeder Funkkonzentrator verfügt bei diesem bekannten Funknetz über einen zentralen Organisationskanal, in dem die Informationen der verschiedenen Organisationsfunktionen, wie Kennung, Anmeldung, Ummeldung, Anwesenheitsprüfung, Belegung und Ruf zeitgestaffelt übertragen werden. Ferner wird in der Patentanmeldung P 30 09 309.5 ein dah1ngehend verbessertes Funksystem vorgeschlagen, dass ein zentraler Organisationskanal vorgesehen ist, der unter Einsatz einer netzweiten Synchronisation als Mehrfachzugriffkanal gestaltet ist, dessen periodischer Rahmen wenigstens eine der Anzahl der Funkbereiche einer Funkbereichsgruppe entsprechende Zahl aufeinanderfolgen de Zeitschlitze aufweist. Bei all diesen Funkaetzen erfolgte Jedoch bisher die Zuteilung von Frequenzkanälen lediglich nach vermittlungstechni schen Gesichtspunkten, das heisst, ein Kanal wurde ohne Rücksicht anf die individuelle Störsituation der mobilen Funkstationen zugewiesen. Dabei konnten die durch die Frequenzplanung nicht erfassbaren, lokalen Störsituationen und die durch die Beweglichkeit und durch die geographisch bedingten Überreichweiten verursachten Gleichwellenstµrungen nicht berücksichtigt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hinsichtlich dieser - insbesondere bei Kleinzonennetzen auftreten- den Störungen - eine Verbesserung zu erzielen, die in einem solchen Netz einen weitestgehend störungsfreien Betrieb erlaubt. Diese Aufgabe wird bei einem Netz der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass vom Funkkonzentrator im Organisationskanal bei jedem Verbindungsaufbau nach einem Verwürfelungsprogramm dem betreffenden Teilnehmer ein Funkkanal zugeteilt wird und daraufhin im Signalisiertngsdialog zwischen Teilnehmer und Funk- konzentrator eine Qualitätsprüfung des betreffenden Kanals auf genügenden Störabstand- erfolgt, welche MaBnehmen bei ungenügender Qualität mehrere Male wiederholt werden und dass bei erfolglosem Ausgang dieser Versuche eine Laufzeitmessung bei den Teilnehmern vorgenommen wird, um darauf ihren Aufenthaltsbereich festzustellen und dass bei weitren erfolglosen Verbindungsversuchen Störvermerke für diejenigen Kanäle, die in der Randzone eines Funkbereiches liegen, in der Datenverarbeitung des Funkkonzentrators eingetragen werden und weitere Zuteilungen so erfolgen, dass Teilnehmern in der Kernzone eines Funkbereiches solche Kanäle der Randzonen zugeteilt werden und denen der Randzonen solche ursprünglich an die Kernzone vergebene Kanäle zugeteilt werden. Nachstehend wird die Erfindung grundsätzlich erläutert und anschliessend anhand von Figuren ein Beispiel, das sich an das Hauptpatent anlehnt, dargestellt. Erstens werden Kanalzuweisungen grundsätzlich nur nach funktechnischen Kriterien durchgeführt. Dabei wird dem Teilnehmergerät im Organisationskanal bei Jedem Verbin dungsaufban von der ortsfesten Seite (Funkkonzentrator (FUKO)) routinemässig ein Funkkanal vorgeschlagen. Im Rahmen dieser Routine schlägt der FUKO im Organisations- kanal nach einem Verwürfelungsprogramm fortlaufend in Jedem Rnfblock einen anderen Sprechkanal vor, der innerhalb des verfügbaren Kanalvolumens um einen ausreichn- den Frequenzabstand variiert. Die bereits belegter Kanäle werden dabei ausgeschlossen. Auf den dem Teilnehmergerät vorgeschlagenen Kanal wird nun im Signalisierungsdialog zwischen Teilnehmergerät und FUKO die Qualität, das heisst der Störabstand des Kanals, geprüft. Ist die Qualität ausreichend, so wird die Verbindung weiter aufgebaut; ist die Qualität zu niedrig, ao wird der Verbindungsaufbau unterbrochen. In diesem Fall schaltet das Teilnehmergerät sofort in den Organisationskanal zurück und erhält dort im nächsten oder einer der nächsten RuSblEcke (je nach Verkehrsaufkommen) einen neuen Kanalvorschlag und führt nun auf diesem wiederum einleitend eine Qualitätsprüfung durch. Führt dabei eine bestimmte, vorzugebende Zahl von Versuchen nicht zum VerbindungsauSbau, so gilt der Teilnehmer als nicht erreichbar. Durch die Qualitätsprüfung wird erreicht, dass innerhalb des Versorgungsbereiches Störungen - insbesondere Gleich wellenstörungen -. erkannt werden, die ihrer Natur nach immer eine standortbedingte Auswirkung haben und ausschliesslich im Bereich relativ niedriger Feldstärken (das heisst in den Randzonen der Funkbereiche) auftreten. Somit kann ein Funksystem durch diese erste erfindungs- gemässe Massnahme ein bestimmtes Mass an Störungsminimierung im eigenen Funkbereich erzielen, weil ein an einer be stimmten Stelle des Funkbereiches gestörter Kanal an vielen anderen Stellen ungestört ist. Diese Problematik andert sich aber mit steigeader Dichte des Verkehrs in den benachbarten Funkbereichen und-bei kleiner werdenden Radien der Funkbereiche (= allgemein grosser werdende Verkehrsdichte, die zu Kleinzonennetzen führt). Nunmehr werden immer grössere Bereiche der Randzonen der Fnnkbereiche von Gleichwellenstörungen beeinflusst und damit steigt die Zahl der Fehlversuche bei der Kanalzuteilung zwangsläufig an, das heisst, es tritt ein Ansteigen der netzweiten Störungen auf. Um zu einer netzweiten, automatisch adaptierenden Minimierung der Storungen z,u kommen, wird erfindungsgemäss zweitens vorgeschlagen, zwischen Teilnehmern die in Randzonen und Kernzonen von Funkbereichen operieren, zu unterscheiden und Jeweils die in den Randonen gestarten Kanäle in den unstörbaren Kernzonen unter gleich zeitiger Reduzierung der Sendeleistung zu verwenden und die Jeweils ungestörten Kanäle in den Randzonen einzusetzen. Erfindungsgemäss wird diese zweite Aufgabe dadurch gelöst, dass bereits bei betriebsbereiten, aber noch nicht gesprächsführenden Teilnehmern über eine Laufzeitmessung, die im Rahmen der Anwesenheitsaufrufe im Organisationskanal durchgefuhrt wird, der Aufenthaltsbereich (Randzone oder Kernzone eines Funkbereiches) Jedes Mobilteilnehmers festgestellt wird und dass weiterhin im Falle des Verbindungsaufbaues bei Jeder nicht geglückten Kanal zuteilung in der Randzone (za geringer Störabstand = 3 Gleichwellenstörmig) in der Datenverarbeitung der Kanalverwaltung im Funkkonz entrator ein Störvermerk eingetragen wird und dass dann, wenn ein in der Kernzone operierender Teilnehmer eine Verbindung aufbauen will, ihm ein in der Randzone mehrmals gestört gefundener Kanal zugeteilt wird, der in der Kernzone wegen der deutlich grösseren Sendernähe typischerweise einen hohen Störabstand besitzt und, dass ferner dann, wenn die Empfangsfeldstärken der ortsfesten und mobilen Funkstationen einen bestimmten Wert überschreiten, die Sendeleistungen Jeweils entsprechend und automatisch reduziert werden, wodurch die Störeinwirkungen auf andere, entferntere Funkbereiche, welche die gleichen kanäle benutzen, entsprechend vermindert werden. Durch Einbeziehung dieser beiden Massnahmen und der gleichzeitigen Speicherung und Verarbeitung der kanalspezifi schen Daten bei der Kanalzuteilung wird eine automatische, adaptive, netzweite Verbesserung der Frequenzökonomie durch Minimierung von Gleichwellenstörungen und die Berücksichtigung lokaler Störungen erzielt. Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Die Figuren 1 und 2 dienen dabei der Erläuterung eines Funknetzes nach Art eines Cellular netzes, die Figur 3 zeigt eine räumliche Zuordnung von Funkbe reichen der gleichen Ordnungszahl, die Figur 4 zeigt den gegenseitigen Feldstärkeverlauf zweier Funkstationen. Die in Figur 1 dargestellte Funkbereichsgruppe FBG be- steht aus sieben Funkbereichen t, 2, ... 7, die sich in den Randzonen geringfügig überlappen und in deren Zen trum Jeweils ein Funkkonzentrator angeordnet ist, der die räumliche Lage des betreffenden Fmafrbereichs be stimmt. Die Funkbereichsgruppe FBG stellt eine Or ganisationseinheit innerhalb des in Figur 2 dargestell ten Funknetzes FN dar. Dieses Funknetz FN umfasst hierbei solcher Funkbereichsgruppen FBG1 .. F3G5. Innerhalb einer solchen Funkbereichsgruppe FBG können sämt liche innerhalb des Netzes verfügbaren Frequenzkanäle maximal einmal zugeteilt werden. Das Funknetz FN arbeitet mit einer netzweiten Synchronisation. Die Sprech kanäle und der wenigstens eine Organisationskanal sind -t für Duplexbetrieb ausgelegt, das heisst, dass Jedem Kanal ein Frequenzkanalpaar zu, geordnet ist. Hierbei ist der gegenseitige Frequenzabstand zwischen den beiden Fre quenzen eines Frequenzkanalpaares für alle Kanäle konstant Dies wird dadurch erreicht, dass von dem zur Verfügung stehenden Frequenzvorrat, beispielsweise in einem Oberband von 461,3 bis 465,74 MHz und einem dem Oberband zugeordneten unterwand im 13ereich von 451,3 bis 455,74 MHz Jeweils eine Frequenz gemeinsam ein Frequenzkanalpaar mit einem gegenseitigen Frequenzab stand von 10 MHz bilden. Das Frequenzraster im Ober wie im Unterband weist dabei beispielsweise einen Rasterabstand von 20 KHz auf. Wie Figur 2 zeigt, sind die Funkbereichsgruppen FBG1 ... FBG5 innerhalb des Fuiknetzes FN so angeordnet, dass die die gleiche Kennzahl aufweisenden Funk- bereiche räumlich voneinander einen grösstmöglichen und konstanten Abstand, haben. Der Frequenzverteilplan in einem solchen Funknetz entspricht dabei der Bezifferung der Funkbereiche, das heisst, dass Funkbereichen mit der gleichen Kennzahl gleiche Frequenzkanäle zugeordnet sein können. Durch die räumliche Trennung dieser Funkbe- reiche mit gleicher Kennzahl (Ordnungszahl der Kanäle) werden Gleichkanalstorungen bereits planungsgemäss re- duziert, können aber durch geographische Unregelmässig- keiten und insbesondere bei Kleinzonennetzen nicht vermieden werden. Erfindungsgemäss wird nun durch die beiden sich ergänzen- den Massnahmen eine netzweite Minimierung, der Störungen erreicht. Die in einem Funkbereich auftretenden Gleichwellen-Störeinflüsse werden durch die im Frequenz-Wiederbenutzungsabstand befindlichen Funkbereiche gleicher Kennzahl', die auch die gleichen Frequenzkanäle benutzen, verursacht. In Figur 3 wird der Gleichwellenstöreinfluss im zentralen Funkbereich 1 (der bei beliebig grossem Funkversorgungsgebiet für alle Funkbereiche gleich ist) durch die nmliegenden Funkbereiche ia bis if erzeugt. Der Störeinfluss entsteht infolge geographischer Unregel mässigkeiten, die zu Überreichweiten führen und insbesondere durch die Bildung von Funkbereichen mit kleinen Radien (Kleinzonennetzen) in Ballungsgebieten. Dabei @ tritt im Segment a der Randzone R des Funkbereiches 1 hauptsächlich eine Störung durch den Funkbereich ia auf, usw.. Berücksichtigt man nun, dass bestimmte Radiokanäle in den einzelnen Funkbereichen im Durchschnitt nur sporadisch mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit benutzt werden, so ergibt sich in den Randzonensegmenten ein entsprechender, sporadischer Störeinfluss. Dieser Störeinfluss kann nun durch die Kanalzuteilung nach Funkkri- terien bzw. durch die erste erfindungsgemässe Massnahme der Prüfung der Verbindungsqualität beim Verbindungsauf bau minimiert werden: Durch die Erkennung einer Störung kann auf einen anderen Kanal ausgewichen werden, der gegenwärtig störungsfrei ist. Da sich die Situation der Störung forilaufend verändert, wird ein als gestört gefundener Kanal grundsätzlich nur für eine bestimmte Verbindung nicht benutzt, für andere Verbindungen, die einer vollkommen anderen Störsituation unterliegen, aber sofort wieder freigegeben. Ein Grenzfall ist dann erreicht, wenn za Zeiten maxi- maler Verkehrsauslastung - insbesondere in Kleinzonennetzen - samtliche Funkkanäle gleichzeitig und ohne Unterbrechung (z.B. Warteschlangenbetrieb) in Betrieb sind. In diesem Fall tritt mit hoher Wahrscheinlichkeit Dauerstörung in den gesamten Randzonen aller Funkbereiche auf. Das heisst, dass solche Funkkanäle, die in anderen Bereichen gleicher Ordnungszahl mit maximaler Leistung betrieben werden müssen, unter Umständen in der gesamten Randzone eines Bereiches nicht mehr zugeteilt werden können. Durch die zweite erfindungsgemässe Massnahme, der Zuordnung von Funkteilnehmern zu Kernzonen K und Randzonen R der Funkbereiche, die durch eine Laufzeitmessung ge schieht, können nun die in den Randzonen gestörten Kanäle an Funkteilnehmer in den störungsfreien Kernzonen vergeben werden. Die Störungsfreiheit in der Kernzone hat seine Ursache im hyperbolischen Anstieg der Feldstärke in Sendernähe (siehe Figur 4), die zu einem umgekehrt entfernungsabhängigen Stö rab stand führt. In der Figur 4 sind zur Verdeutlichung die Kernzone K mit einem hohen Signal zu Storverhältnis S/StBr und die Randzone R mit niedrigem S/Stbr unterhalb der Abszisse des Feldstärkebildes schematisch angedentet. Der Schwan kungsbereich FS der Feldstärke durch geographische Unregelmässigkeiten ist rechts durch die gestrichelten Linien des Feldstärkeverlaufes angedeutet. Da der Störabstand weit über das erforderliche Mass ansteigen kann, wird die Sendeleistung ab Erreichen eines bestimmten Grenzwertes oder eines bestimmten Störabstandes zurtickgeregelt, so dass nunmehr die Störauswirkung dieses Kanals in den Randzonen anderer Funkbereiche verringert wird und damit in diesen Randzonen eine niedrige re. Gleichwellenstornng herrscht.. Kanäle, die in einem Funkbereich aber aufgrund der Verbindungssituation mit maximaler Leistung betrieben werden müssen, führen zwangsläufig zu erhöhter Gleichwellenstorang in den Randzonen benachbarter Funkbereiche; diese Kanäle werden dort aber als gestört erkannt und ebenfalls aufgrund der zweiten erfindungsgemässen Massnahme in die Kernzone unter möglicher, gleichzeitiger Redazierung der Sendeleistung vergeben. Aufgrund dieser durch die Erfindung erreichten, automatischen netzweiten Adaption lässt sich die Gleichwellenstörung, die insbesondere in Kleinzonennetzen die Frequenzökonomie merklich reduziert, netzweit entsprechend der Jeweiligen Verteilungssituation und Dichte ge sprächsführender Teilnehmer automatisch minimieren. Die oben geschilderten Massnahmen können bevorzugt angewendet werden bei einer Systemorganisation, wie sie in der älteren Anmeldung P 30 09 309.5 beschrieben ist. Die Speicherung der Messwerte und Auswertung übernimmt dabei zweckmässig eine Datenverarbeitung zur Kanalver -waltung im Funkkonzentrator eines solchen Systems. 4 Figuren 2 Patentansprüche

Claims: Patentansprüche 1. Mobiles Funknetz mit einer Anzahl Funkkonzentra- toren in gegenseitiger räumlicher Anordnung nach Art eines Cellularsystems mit sich überlappenden Funkbereichen, bei dem jeweils eine fest vorgegebene Anzahl von einander unmittelbar benachbarten Funkbereichen eine Funkbereichsgruppe bilden, in denen sich die insgesamt zur Verfügung stehenden Frequenzkanäle wiederholen, bei dem ferner der Frequenzverteilungsplan für die Funkkonzentratoren so festgelegt ist, dass' Gleichkanalstorun- gen im Jeweiligen Fnnkbereich einschliesslich einer er weitesten Randzone weitgehend ausgeschlossen sind und bei dem wenigstens die Signalisierung in digitaler Form zwischen den.ortsfesten Funkkonzentratoren und den beweglichen Teilnehmerstationen über für Duplexbetrieb ausgelegte Organisationskanäle vorgenommen ist, insbesondere Funknetz nach Patent 30 09 309, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vom Funkkonzentrator im Organisationskanal bei Jedem Verbindungsaufbau nach einem Verwürfelungsprogramm dem betreffenden Teilnehmer ein Funkkanal zugeteilt wird und daraufhin im Signalisierungsdialog zwischen Teilnehmer und Funkkonzentrator eine Qualitätsprüfung des betreffenden Kanals auf genügenden Storabstand erfolgt, welche Massnahmen bei ungenügender Qualität mehrere Male wiederholt werden und dass bei erfolglosem Ausgang dieser Versuche eine Lauf- zeitmessung bei den Teilnehmern vorgenommen wird, um daraus ihren Aufenthaltsbereich festzustellen und dass bei weiteren erfolglosen Verbindungsversuchen Störvermerke für dieJenigen Kanäle, die in der Randzone eines Funkbereiches liegen, in der Datenverarbeitung des Funkkonzentrators eingetragen werden und weitere Zuteilungen so erfolgen, dass Teilnehmern in der Kernzone eines Funkbereiches solche Kanäle der Randzonen zuge teilt werden und denen der Randzonen solche ursprünglich an die Kernzone vergebene Kanäle zugeteilt werden. 2. Mobiles Funknetz nach Anspruch 1, d a d u r e h -g e k e n n z e i c h n e t , dass gleichzeitig mit dem Kanaltausch Randzone-Kernzone eine automatische Reduzierung der Sendeleistungen vorgenommen wird, wenn die Empfangsfeldstärken der ortsfesten und der mobilen Stationen einen vorzubestimmenden oder einen den nnge- starten Betrieb gewährleistenden gegenseitigen Feld stErkewert überschreiten.

Inventors: KAMMERLANDER, KARL
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: H04B7
IPC codes: H04B7, H04W16, H04W72