DE19608569A1

DE19608569A1 - Capacity extension method for GSM network

Info

Publication number: DE19608569A1
Application number: DE1996108569
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr Ing Esprester
Original assignee: Daimler Benz Aerospace AG
Current assignee: Telefunken Radio Communication Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1997-09-11

Abstract

The method involves dividing the geographical region to be supplied, into multiple cells, with a presettable number of cells forming a cluster (CL). Each cluster has several frequency channels, and each cell has at least one channel pair for the transceiver connections to the mobile stations. In a presettable cluster there is at least one base station (B51) with directional transceiver properties divided into forward and return directions. In the forward direction the base station has a directly adjacent near region, followed by a distant region. The geographical limits of an adjacent cell (F2) correspond to the maximum limits of the distant region, while the near region is divided into number of directional sectors (F1-24) with allocated frequency channels.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kapazitätserwei terung in einem GSM-Netz nach dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1 und eine Anordnung zur Durchführung des Ver fahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.The invention relates to a method for capacity expansion mation in a GSM network according to the generic term of the patent claims 1 and an arrangement for carrying out the ver driving according to the preamble of claim 5.

Bei dem GSM-Netz, mit welchem eine (Funk-)Kommunikation mit mobilen Funkstationen (Mobilstationen) ermöglicht wird, ist ein vorgebbares geographisches Gebiet möglichst lückenlos in eine Vielzahl aneinandergrenzender (geogra phischer) Zellen aufgeteilt. Jeder Zelle ist in eindeuti ger Weise eine ortsfeste (Funk-)Basisstation zugeordnet, welche in eindeutiger Weise eine bidirektionale (Funk-) Kommunikation zu allen in der Zelle befindlichen aktiven (betriebsbereiten) Mobilstationen ermöglicht.In the GSM network with which (radio) communication with mobile radio stations (mobile stations) a definable geographical area is possible seamlessly into a multitude of contiguous (geographic divided) cells. Each cell is unique assigned a stationary (radio) base station, which is clearly a bidirectional (radio) Communication to all active in the cell (ready) mobile stations enabled.

Aus frequenzökonomischen Gründen wird eine vorgebbare An zahl von Zellen zu einem sogenannten Cluster zusammenge faßt. Allen Clustern ist ein gemeinsames vorgebbares Fre quenzband, das in eine vorgebbare Anzahl von Frequenzkanä len unterteilt ist, zugeordnet. Daraus ergibt sich, daß jeder Zelle innerhalb eines Clusters nur eine vorgebbare, begrenzte Anzahl von Funkkanälen zugeordnet werden kann. Damit ist in ersichtlicher Weise in der Zelle nur eine gleichzeitige Kommunikation mit einer begrenzten Anzahl von Mobilstationen möglich, das heißt, in jeder Zelle ist nur eine begrenzte Kommunikations-Kapazität vorhanden.For frequency-economic reasons, a specifiable type number of cells to form a cluster sums up. All clusters have a common predefinable Fre quenzband, which is in a predeterminable number of frequency channels len is divided. It follows that each cell within a cluster only one predeterminable, limited number of radio channels can be assigned. So there is clearly only one in the cell simultaneous communication with a limited number possible from mobile stations, that is, in every cell only a limited communication capacity available.

Ist nun der tatsächlich benötigte gleichzeitige Funkver kehr mit den in einer Zelle befindlichen Mobilstationen größer als die zugehörige Kapazität, so kommt es nach teiliger Weise zu störenden Blockaden. Das heißt, ge wünschte (Funk-)Verbindungen zu und/oder von Mobilsta tionen können nicht hergestellt werden.Now is the actually required simultaneous Funkver return with the mobile stations in a cell larger than the associated capacity, so it follows annoying blockages. That is, ge wanted (radio) connections to and / or from Mobilsta ions cannot be produced.

Soll nun bei einem vorhandenen Cluster in einer zu diesem gehörenden Zelle eine Kapazitätserweiterung durchgeführt werden, so ist dieses allenfalls mit einem hohen techni schen Aufwand möglich. Beispielsweise kann die Zelle in mindestens zwei kleinere Zellen unterteilt werden, in wel chen dann jeweils die maximale Anzahl von Funkkanälen (für jeweils eine Zelle) verfügbar ist. Es ist ersichtlich, daß eine derartige nachträgliche Änderung der Zellstruktur er hebliche technisch aufwendige Änderungen bedingt, bei spielsweise sind neue Basisstationen erforderlich. Es kann sogar nötig sein, die gesamte Zellstruktur des Clusters oder sogar der diesem benachbarten Cluster zu ändern.Should now in an existing cluster in one to this belonging cell carried out a capacity expansion at best, this is with a high level of technology effort possible. For example, the cell in at least two smaller cells are divided into wel then the maximum number of radio channels (for one cell each) is available. It can be seen that such a subsequent change in cell structure significant technically complex changes caused by for example, new base stations are required. It can the entire cell structure of the cluster may even be necessary or even change the cluster next to it.

Alternative Möglichkeiten, beispielsweise die Art der Funkübertragung zu ändern, erfordern ebenfalls einen er heblichen technischen Aufwand.Alternative options, such as the type of Changing radio transmissions also requires an operator considerable technical effort.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat tungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit dem mit geringem technischen Aufwand eine erhebliche Erhöhung der Kapazität innerhalb einer Zelle des GSM-Netzes möglich wird. Der Er findung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Anord nung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.The invention is therefore based on the object of a gat to specify appropriate method with which with low technical effort a significant increase in capacity within a cell of the GSM network. The he invention is also based on the task of an arrangement to specify the implementation of the procedure.

Die Aufgabe wird gelöst durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 5 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.The task is solved by the in the characterizing Parts of claims 1 and 5 specified features. Advantageous refinements and / or developments of the Invention can be found in the further claims.

Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine bestehende Zelle des GSM-Netzes nachträglich in mehrere Richtungssektoren aufgeteilt werden kann. Diese stellen eine Art Unterzellen dar, in denen aber vorteilhafterweise die volle Kapazität einer ursprünglichen Zelle erhalten bleibt.A first advantage of the invention is that a existing cell of the GSM network subsequently into several Directional sectors can be divided. These pose a kind of sub-cells, but in which advantageously maintain the full capacity of an original cell remains.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß die Anzahl der Richtungssektoren wiederum nachträglich geändert werden kann, ohne daß ein großer technischer oder organisatori scher Aufwand erforderlich ist. A second advantage is that the number of Direction sectors in turn can be changed later can without a large technical or organizational effort is required.

Ein dritter Vorteil besteht darin, daß in einer in Rich tungssektoren unterteilten Zelle eine gute Ortungsmöglich keit einer Mobilstation vorhanden ist. Dieses ist bei spielsweise bei Notfallmeldungen und/oder Rettungsein sätzen vorteilhaft verwendbar, beispielsweise zur auto matischen Lokalisierung eines Unfallortes.A third advantage is that in a rich sectors divided cell a good location possible mobile station is available. This is at for example in the event of emergency reports and / or rescue sentences can be used advantageously, for example for cars matic localization of an accident location.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung.Further advantages result from the following Be spelling.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs beispielen näher erläutert unter Bezugnahme auf schema tisch dargestellte Figuren. Es zeigenThe invention is based on execution examples explained in more detail with reference to scheme figures depicted on the table. Show it

Fig. 1 bis Fig. 4 schematisch dargestellte Diagramme zur Erläuterung der Erfindung. Fig. 1 to Fig. Diagrams schematically illustrated 4 to illustrate the invention.

Fig. 1 zeigt ein dick umrandet dargestelltes (GSM-) Cluster CL, das beispielsweise 19 (GSM-) Zellen F1 bis F19 enthält. Bei diesem Beispiel haben die Zellen lediglich aus Gründen der zeichnerischen Klarheit alle eine Sechseckform und alle im wesentlichen dieselbe Größe (Fläche). Jede Zelle hat beispielsweise einen Durchmesser von ungefähr 1 km bis 2 km, welcher im derzeitigen GSM-Netz in Städten derzeit üblich ist. Die dick eingezeichneten Punkte bezeichnen ortsfeste Basisstationen, über welche der Funkverkehr mit nicht dargestellten Mobilstationen abgewickelt wird. Jede Basisstation hat prinzipiell eine maximale Reichweite von wesentlich mehr als 2 km, kann also mindestens ein geo graphisches Gebiet mit einem Durchmesser von mehr als 2 km versorgen. Einem solchen Cluster sind im 900 MHz-Frequenz bereich beispielsweise 57 Funkkanäle mit einer Kanalbreite von 200 kHz zugeordnet. Fig. 1 shows a thick edged shown (GSM) cluster CL, for example, 19 (GSM) cell contains F1 to F19. In this example, the cells are all hexagonal in shape and all of substantially the same size (area) for clarity of drawing only. For example, each cell has a diameter of approximately 1 km to 2 km, which is currently common in the current GSM network in cities. The dotted lines indicate stationary base stations, via which the radio traffic is carried out with mobile stations, not shown. In principle, each base station has a maximum range of significantly more than 2 km, so it can cover at least one geographic area with a diameter of more than 2 km. For example, 57 radio channels with a channel width of 200 kHz are assigned to such a cluster in the 900 MHz frequency range.

Es sei nun angenommen, daß in der hervorgehoben darge stellten Zelle F2 immer soviele Mobilstationen gleichzei tig von der zugehörigen, ebenfalls hervorgehoben darge stellten Basisstation BS1 versorgt werden müssen, daß de ren (Übertragungs-)Kapazität nach dem bisherigen GSM-Stan dard zumindest zeitweise erschöpft ist, so daß es zu den eingangs erwähnten störenden Blockierungen kommt.It is now assumed that in the highlighted Darge always provided so many mobile stations at the same time in cell F2 tig from the associated, also highlighted Darge provided base station BS1 must be supplied that de ren (transmission) capacity according to the previous GSM standard dard is at least temporarily exhausted, so that it belongs to the disturbing blockages mentioned at the beginning comes.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wird nun die Zelle F2 in beispielsweise vier Richtungssektoren F21 bis F24, fächer artig unterteilt, ausgehend von der Basisstation BS1. Bei dieser werden zusätzliche Sende-/Empfangsantennen ange ordnet, welche eine entsprechende keulenförmige Sende- Empfangs-Richtcharakteristik besitzen. Dabei ist es wich tig, daß die Sende-/Empfangsreichweite nicht wesentlich über die geographische Grenze der Zelle F2 hinausgeht. Derartige Sende-/Empfangsrichtkeulen können entsprechend Fig. 2, in welcher die Zelle F2 vergrößert dargestellt ist, auch lediglich einen Teilbereich der Zelle F2 abdec ken.To avoid this disadvantage, the cell F2 is now divided into, for example, four direction sectors F21 to F24 in a fan-like manner, starting from the base station BS1. In this additional transmit / receive antennas are arranged, which have a corresponding lobe-shaped transmit / receive directional characteristic. It is important that the transmission / reception range does not significantly exceed the geographic limit of cell F2. Such transmission / reception directional lobes can, according to FIG. 2, in which the cell F2 is shown enlarged, also cover only a partial area of the cell F2.

Die Funktionsweise des Verfahrens wird anhand der Fig. 3 näher erläutert. Diese unterscheidet sich von der Fig. 1 lediglich dadurch, daß für jede der Zellen F1 bis F19 des Clusters CL sowie für die diese umgebenden Zellen eine zweckmäßige Aufteilung der zur Verfügung stehenden Funk kanäle 1 bis 57, das heißt, je 57 für Up- und für Down- Link-Verbindungen, vorgenommen ist, derart, daß funktech nische Interferenzen zwischen benachbarten Zellen vermie den werden. Jeder Zelle sind im allgemeinen je zwei (Funk )Kanäle zugeordnet, zwei für die sogenannte Up-Link-(Funk )Verbindung und zwei für die sogenannte Down-Link-Ver bindung zwischen Basisstation und den Mobilstationen innerhalb der Zelle. So sind beispielsweise der Zelle F1, die ebenfalls zum Bereich der Basisstation BS1 gehört, die Kanäle 1 und 5 zugeordnet, welches mit 1/5 bezeichnet ist.The operation of the method is explained in more detail with reference to FIG. 3. This differs from FIG. 1 only in that for each of the cells F1 to F19 of the cluster CL and for the cells surrounding them, an appropriate division of the available radio channels 1 to 57 , that is, 57 each for up and for downlink connections, is made in such a way that radio interference between neighboring cells is avoided. Each cell is generally assigned two (radio) channels, two for the so-called up-link (radio) connection and two for the so-called down-link connection between the base station and the mobile stations within the cell. Thus, the cell F1, which also belongs to the area of the base station BS1, the channels 1 and 5 are, for example, associated with which is designated. 1/5

Auch die Zelle F2 hat zunächst nur zwei Kanäle, das heißt, jeweils zwei im Down-Link- und zwei im Up-Link-Bereich, nämlich die Kanäle 9,13. Eine derartige Aufteilung von Kanälen auf die Zellen eines Clusters entspricht dem der zeit vorhandenen GSM-Standard und ist daher naheliegend.The cell F2 also initially has only two channels, that is to say two each in the downlink and two in the uplink region, namely channels 9.13 . Such a division of channels into the cells of a cluster corresponds to that of the currently available GSM standard and is therefore obvious.

Es wird nun angenommen, daß sich die Zelle F2 in einem Ballungsraum, beispielsweise einer Großstadt, befindet, wobei zu erwarten ist, daß dort die Zahl der Mobilstatio nen ständig wächst.It is now assumed that cell F2 is in one Conurbation, for example a big city, where it is expected that the number of mobile stations constantly growing.

Wird nun, wie anhand Fig. 1, Fig. 2 beschrieben, die Zelle F2 zusätzlich in vier Richtsektoren F21 bis F24 unter teilt, so ergeben sich zwei (Funk-) Bereiche, nämlich der jenige entsprechend den Richtsektoren F21 bis F24 sowie der (Zellen-)Randbereich, der von den Richtsektoren nicht erfaßt wird. Für diesen zweiten Bereich innerhalb der Zelle F2 sind also weitere Kanalfrequenzen erforderlich. Zwei Kanalfrequenzen (9/13) sind bereits vorhanden. Zu sätzliche Kanalfrequenzen werden nun wie nachfolgend be schrieben ausgewählt. Es wird ausgenutzt, daß die Richt sektoren F21 bis F24 in der sogenannten Vorwärtsrichtung der diesen Sektoren auf der Basisstation zugeordneten An tennen liegen. Diese haben für die entgegengesetzte Rich tung, die Rückwärtsrichtung, beispielsweise ein Vor- /Rückverhältnis von 25 dB. Daher können für die Richtsek toren F21 bis F24 diejenigen Kanäle verwendet werden, wel che den in der Rückwärtsrichtung gelegenen Zellen, vorzugsweise den übernächsten Zellen F4, F12, F11, zuge ordnet sind und dort auch gleichzeitig verwendet werden. Denn dadurch, daß diese Zellen zur übernächsten Umgebung der Zelle F2 gehören, das heißt, diese nicht berühren, kann keine störende (Funk-) -Interferenz stattfinden. Der Zelle F2 können also zusätzlich die Kanäle 25/29 (F4), 31/35 (F12), 23/37 (F11) zugeordnet werden, allerdings nur für die Verwendung in den Richtsektoren F21 bis F24.If, as with reference to FIG. 1, FIG. 2 describes the cell F2, in addition to F24 subdivided into four directional sectors F21, so there are two (radio) regions, namely the one who in accordance with the directional sectors F21 to F24 and the (cells -) Border area that is not covered by the judge sectors. Additional channel frequencies are therefore required for this second area within cell F2. Two channel frequencies ( 9/13 ) are already available. Additional channel frequencies are now selected as described below. It is exploited that the directional sectors F21 to F24 lie in the so-called forward direction of the sectors assigned to these sectors on the base stations. These have for the opposite direction, the backward direction, for example a forward / backward ratio of 25 dB. Therefore, for the directional sectors F21 to F24, those channels can be used which are assigned to the cells located in the reverse direction, preferably to the next but one cells F4, F12, F11, and are also used there at the same time. Because these cells belong to the next but one environment of cell F2, that is, do not touch them, there can be no disruptive (radio) interference. Channels 25/29 (F4), 31/35 (F12), 23/37 (F11) can also be assigned to cell F2, but only for use in directional sectors F21 to F24.

Es ist ersichtlich, daß mit dieser (Frequenz-)/Kanalzuord nung in der Zelle F2 ein erheblicher spektraler Gewinn (Kapazitätsgewinn) G_N erreicht wird. Dieser ergibt sich für eine Zelle gemäß der FormelIt can be seen that a considerable spectral gain (capacity gain) G _{N is} achieved with this (frequency) / channel assignment in cell F2. This results for a cell according to the formula

G_N = K_neu / K_alt,G _N = K _new / K _old ,

wobei
K_alt die (alte) Anzahl der ursprünglichen Kanäle (Trägerfrequenzen) und
K_neu die (neue) Anzahl der Kanäle gemäß der Erfindung
bedeutet.in which
K _alt the (old) number of original channels (carrier frequencies) and
K _new the (new) number of channels according to the invention
means.

In dem beschriebenen Beispiel gilt also für die Zelle F2:In the example described, the following applies to cell F2:

K_alt (F2) = 2, K_neu (F2) = 2 + 6 = 8K _old (F2) = 2, K _new (F2) = 2 + 6 = 8

und damitand thus

G_N (F2) = K_neu (F2) / K_alt (F2) = 4.G _N (F2) = K _new (F2) / K _old (F2) = 4.

Das heißt, die in der Zelle F2 ursprünglich vorhandene Ka pazität der gleichzeitig betreibbaren Mobilstationen wird durch die Erfindung um den Faktor G_N (F2), hier G_N (F2) = 4, erhöht, ohne daß eine Umorganisation der ursprünglichen Kanalzuordnung innerhalb des Clusters CL erfolgen muß.This means that the capacity of the simultaneously operable mobile stations in the cell F2 is originally increased by the factor G _N (F2), here G _N (F2) = 4, without a reorganization of the original channel assignment within the cluster CL must be done.

Eine kostengünstige und ausreichend genaue Ortung der Mo bilstation innerhalb der Zelle F2 ist möglich, wenn die bei der Basisstation BS1 vorhandenen Sende-/Empfangsanord nungen mit einer Peilanordnung, vorzugsweise einem Inter ferometerpeiler, ausgerüstet werden. Dabei ist vorteilhaf terweise lediglich eine einzige Peilanordnung notwendig zur Bestimmung der Richtung (Azimutwinkel bezüglich der Nord-Richtung) der Mobilstation. Die zugehörige Entfernung von der Basisstation BS1 kann durch eine sogenannte Ortung auf dem Richtstrahl erfolgen. Dabei wird ausgenutzt, daß bei dem GSM-Netz in jeder Zelle eine sogenannte TA-Signa lisierung ("timing advance") angewendet wird. Nachfolgend wird diese näher erläutert.An inexpensive and sufficiently accurate location of the mo bilstation within cell F2 is possible if the existing transmit / receive arrangement at the base station BS1 tions with a direction finder, preferably an inter ferometer direction finder. It is advantageous only a single DF arrangement is necessary to determine the direction (azimuth angle with respect to the North direction) of the mobile station. The associated distance from the base station BS1 can by a so-called location done on the beam. It takes advantage of the fact that in the GSM network in each cell a so-called TA-Signa timing advance is applied. Below this will be explained in more detail.

Im GSM-Netz hat jede Basisstation BS genau festgelegte Zeitschlitze, in denen die Basisstation senden und emp fangen kann. Daraus ergibt sich, daß bei jeder Mobilsta tion, die sich im Sende-/Empfangsbereich der Basisstation befindet, eine Synchronisation erfolgen muß derart, daß die von einer Mobilstation ausgesandten Sendesignale immer in den zugehörigen Empfangs-Zeitschlitz der Basisstation fallen. Da nun nicht bekannt ist, in welcher Entfernung von der Basisstation sich die Mobilstation befindet, wird im GSM-Netz in zeitlich periodischen Abständen eine Lauf zeitkorrektur durchgeführt. Dabei wird der Zeitschlitzfeh ler eines von der Mobilstation MS ausgesandten und in der Basisstation empfangenen Signals in letzterer ermittelt und dort gespeichert. Dort wird außerdem aus diesem Zeit schlitzfehler ein entsprechender Korrekturwert (Korrektur signal) für die Mobilstation MS ermittelt und dieser an schließend übermittelt. In dieser werden nun mit dem Kor rektursignal die Sendezeitpunkte derart zeitlich peri odisch korrigiert (Timing Advance bedeutet ein Vorstellen der Sendezeitpunkte in der Mobilstation MS), daß die von der Mobilstation ausgesandten Sendesignale immer genau in den Empfangszeitschlitz der Basisstation fallen. Dabei liefert die Mobilstation MS in zeitlich periodischen In tervallen, beispielsweise alle 400 ms, den eingestellten TA-Wert per Datentelegramm an die Basisstation BS. Aus dem TA-Wert und mittels der Lichtgeschwindigkeit kann also, vorzugsweise in der Basisstation, die Entfernung einer ortsfesten oder sich bewegenden Mobilstation zeitlich fortlaufend ermittelt werden, und zwar mit einer Genauig keit von ungefähr ± 200 m. Damit und mit der durch das Peilverfahren ermittelten Richtung, beispielsweise mit ei ner Genauigkeit von ± 1,5°, ist die Mobilstation geortet, das heißt, deren geographische Position bestimmt.Each base station BS in the GSM network has precisely defined ones Time slots in which the base station transmit and emp can catch. It follows that with each Mobilsta tion, which is in the transmission / reception area of the base station is, synchronization must be such that the transmission signals transmitted by a mobile station always in the associated receive time slot of the base station fall. Since it is not known at what distance the mobile station is from the base station A run in the GSM network at periodic intervals time correction carried out. The time slot mistake ler one emitted by the mobile station MS and in the Base station received signal determined in the latter and saved there. There is also from this time slot error a corresponding correction value (correction signal) determined for the mobile station MS and this on finally transmitted. In this are now with the Cor rectus signal the times of transmission in such a time peri odically corrected (timing advance means introducing the transmission times in the mobile station MS), that of transmitted signals sent to the mobile station always exactly in the reception time slot of the base station fall. Here delivers the mobile station MS in periodically In intervals, for example every 400 ms, the set TA value per data telegram to the base station BS. From the TA value and by means of the speed of light, preferably in the base station, the removal of a stationary or moving mobile station in time be determined continuously, with an accuracy approximately ± 200 m. With that and with that through Direction finding direction, for example with egg accuracy of ± 1.5 °, the mobile station is located, that is, their geographic position determines.

In dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel der Zelle F2 sind die Richtsektoren F21 bis F24 so ausgelegt, daß damit in Entfernungsrichtung von der Basisstation BS1 lediglich un gefähr die Hälfte der Zelle F2 erfaßt wird. Der übrige Be reich kann mittels weiterer (Unter-)Basisstationen BS2 bis BS4 in die zugehörigen kreisförmigen Bereiche unterteilt werden, sofern dieses erforderlich ist, beispielsweise aufgrund geographischer Gegebenheiten. Eine Mobilstation kann dann nach dem beschriebenen Verfahren in jedem dieser kreisförmigen Bereiche geordnet werden.In the example of the cell F2 shown in FIG. 2, the directional sectors F21 to F24 are designed such that only half of the cell F2 is detected in the distance direction from the base station BS1. The rest of the area can be divided by means of further (sub) base stations BS2 to BS4 into the associated circular areas, if this is necessary, for example due to geographical conditions. A mobile station can then be arranged in each of these circular areas using the described method.

Fig. 4 zeigt ein schematisch dargestelltes Blockbild einer Anordnung für eine Basisstation BS1 (Fig. 1 bis 3), in deren Bereich sich eine Mobilstation MS befindet. Die dar gestellte Anordnung ist insbesondere geeignet, um eine derzeit bestehende GSM-Basisstation entsprechend der Erfindung nachzurüsten. FIG. 4 shows a schematically represented block diagram of an arrangement for a base station BS1 ( FIGS. 1 to 3), in the area of which there is a mobile station MS. The arrangement shown is particularly suitable for retrofitting a currently existing GSM base station according to the invention.

Die Basisstation enthält eine Sende-/Empfangsanordnung RX/TX alt entsprechend dem derzeit geltenden GSM-Standard. Von dieser wird ein Sendesignal erzeugt, welches über einen Sende-Empfangs-Weichen (S/E Weichen), Hybride, Mul tiplexer einer 120°-Sektorantenne für die zugehörige ge samte Zelle (F2) zugeführt wird sowie den 30°-Richtanten nen für die Richtungssektoren F21 bis F24. Befindet sich die Mobilstation MS im Bereich einer der Empfangskeulen F21 bis F24, so gelangen deren Empfangssignale über Ein gangsverstärker an einen Empfangs-Multiplexer. Dessen Aus gangssignal wird entsprechend dem GSM-Standard in der Sende-/Empfangsanordnung BTS ausgewertet. Die Ausgangssig nale der Eingangsverstärker gelangen außerdem an eine Peilanordnung (Peiler), in der im wesentlichen derjenige Richtsektor (F21 bis F24) ermittelt wird, in welchem sich die Mobilstation MS befindet. In der Peilanordnung wird dann ein Steuersignal erzeugt, welches dann den Empfangs- Multiplexer derart schaltet, daß lediglich der zugehörige Richtsektor, beispielsweise F21, auf die Sende-/Empfangs anordnung BTS durchgeschaltet wird. The base station contains a transceiver arrangement RX / TX old in accordance with the currently applicable GSM standard. A transmission signal is generated by this, which via a transceiver switch (S / E switches), hybrid, Mul tiplexer of a 120 ° sector antenna for the associated ge Entire cell (F2) is fed and the 30 ° directional for the directional sectors F21 to F24. Is located the mobile station MS in the area of one of the receiving lobes F21 to F24, their received signals arrive via On gear amplifier to a receive multiplexer. Its out gear signal is in accordance with the GSM standard in the Transmit / receive arrangement BTS evaluated. The output signal nale the input amplifier also get to one DF arrangement (direction finder), in which essentially one Directional sector (F21 to F24) is determined in which the mobile station MS is located. In the direction finder then generates a control signal, which then Multiplexer switches such that only the associated one Target sector, for example F21, on the send / receive arrangement BTS is switched through.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwendbar. So ist es beispielsweise möglich, die einer Zelle zugeordne ten Empfangskanäle, welche insbesondere den Richtsektoren F21 bis F24 zugeordnet sind, mittels eines Zeitmultiplex verfahrens auszuwerten. Damit wird beispielsweise er reicht, daß die Peilanordnung vereinfacht werden kann (Zweikanal-Multiplex-Peiler).The invention is not based on the examples described limited, but applicable to others. So it is possible, for example, to assign that to a cell th reception channels, which in particular the directional sectors F21 to F24 are assigned by means of a time division multiplex process to evaluate. So for example he will is enough that the DF arrangement can be simplified (Two-channel multiplex direction finder).

Bei dem Beispiel entsprechend Fig. 3 wurde angenommen, daß dem aus 19 Zellen bestehenden Cluster CL57 Kanäle zur Verfügung stehen. Eine Auswertung der Fig. 3 ergibt, daß bei diesem Beispiel lediglich 38 Kanäle verwendet werden. Die restlichen 19 Kanäle können beispielsweise für die er wähnte Feinaufteilung der Zelle F2 mit den zusätzlichen Basisstationen BS2 bis BS4 verwendet werden und/oder für weitere Zellen, die entsprechend der Zelle F2 aufgeteilt sind. Werden beispielsweise zusätzlich noch die an die Ba sisstation BS1 angrenzenden Zellen F1, F3 in der be schriebenen Weise ausgewertet, so ist im Gebiet eines ein zigen Basisstations-Standortes ein sehr großes Gebiet in nerhalb einer Stadt mit einer sehr großen Anzahl von Mo bilstationen versorgbar, ohne daß Blockierungen auftreten.In the example according to FIG. 3, it was assumed that the CL57 cluster consisting of 19 cells had channels available. An evaluation of FIG. 3 shows that only 38 channels are used in this example. The remaining 19 channels can be used, for example, for the fine division of the cell F2 with the additional base stations BS2 to BS4 and / or for other cells that are divided according to the cell F2. If, for example, cells F1, F3 adjacent to base station BS1 are additionally evaluated in the manner described, then in the area of a single base station location a very large area within a city can be supplied with a very large number of mobile stations, without blocking.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Sektorisierung er gibt sich auch bezüglich der sogenannten handover-Proze dur, das heißt, der Weitergabe einer bewegten Mobilstation von einem Sektor zum nächsten. Bei einer bewegten Mobil station kommt diese Prozedur in einer 30°-sektorisierten Zelle, beispielsweise der Zelle F2, häufiger vor als in einer 120°-sektoriserten Zelle. Daher ist in der Steuerung und Signalisierung ein größerer Datenverkehr erforderlich als in einer herkömmlichen Zelle. Dieser Datenverkehr wird aufrechterhalten über einen Transceiver (Sender/Empfänger in der Basisstation), welcher die Mobilstation bedient und welcher über einen Multiplexer mit den 30°-Sektorantennen verbunden ist. Da der jeweilige physikalische Kanal in der Zelle (hier beispielsweise F2) nur einmal für eine Mobil station MS vergeben wird, kann ein Übergang einer bewegten Mobilstation von einem 30°-Sektor zum nächsten (benachbar ten) vorteilhafterweise ohne eine erneute (externe) Signa lisierung mit der Mobilstation MS durchgeführt werden. Es ist lediglich eine entsprechende interne Steuerung in der zugehörigen Basisstation (hier beispielsweise BS1) erfor derlich.Another advantage of the sectorization described is also about the so-called handover process major, that is, the transfer of a moving mobile station from one sector to the next. With a moving mobile station this procedure comes in a 30 ° sectorized Cell, for example cell F2, more often than in a 120 ° sectored cell. Therefore is in control and signaling require more traffic than in a conventional cell. This traffic will maintained via a transceiver (transmitter / receiver in the base station), which operates the mobile station and which via a multiplexer with the 30 ° sector antennas connected is. Since the respective physical channel in the Cell (here, for example, F2) only once for a mobile station MS is assigned, a transition from a moving Mobile station from one 30 ° sector to the next (neighboring ten) advantageously without a renewed (external) signa lization can be carried out with the mobile station MS. It is only a corresponding internal control in the associated base station (here for example BS1) such.

Claims

1. Method for expanding capacity in a GSM network, wherein

a geographical area to be supplied is divided into a large number of adjacent cells,
a predetermined number of cells are combined to form a cluster,
- a predefinable number of frequency channels is assigned to each cluster,
- Each cell is assigned at least one pair of channels for transmit / receive connections with mobile stations,
- No adjacent channels and no adjacent frequency channels are assigned to immediately adjacent cells and
there is at least one base station to which each cell is assigned in a predeterminable manner, characterized in that
- That in a predeterminable cluster (CL) at least one base station (BS1) with direction-dependent transmission / reception characteristics is arranged,
- That the direction-dependent transmission / reception properties are divided into a forward direction and an opposite reverse direction,
- That the base station (BS1) has at least two different range ranges in the forward direction, namely a close range directly adjacent to the base station (BS1) and a remote range adjacent to this,
- That in the forward direction immediately adjacent to the base station (BS1) is a predeterminable cell (F2), whose geographic limit corresponds essentially to the maximum limit of the long range, is arranged,
- That the local area is divided into a predetermined number of direction sectors (F21 to F24),
- That a locating process for each in the area of the cell (F2) located mobile station (MS) whose train hearing is determined to the far or near range and
- That the direction sectors (F21 to F24) that Fre frequency channels are assigned, which are located in the rearward direction of the next but one cells (F4, F12, F11), based on the base station (BS1).

2. The method according to claim 1, characterized in that at least the straightening sectors (F21 to F24) in a multi plexverfahren be scanned and each recorded Mo bilstation is assigned to a target sector.

3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized in

- That a DF arrangement is used for the location of a mobile station within half a cell (F2),
- That with the direction finder only the direction (Azi mutwert) of the mobile station is determined and
- That by evaluating a timing advance value set in the mobile station (TA value), the distance of the mobile station from the associated base station is determined.

4. The method according to any one of the preceding claims characterized in that in the direction finding to Rich determination of the mobile station an interferometer direction finder is used.

5. Arrangement for performing the method according to one of the preceding claims, characterized in that

- That at a base station (BS1) there is a receiving antenna that only starts in a predeterminable forward direction in a predeterminable angular range,
- That the angular range is divided into at least two direction sectors (F21 to F24) and
- That the angular range is adapted to the geographical limits of an associated cell (F2).

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the angular range is essentially an angle of unge covers about 120 degrees.