DE68922749T2

DE68922749T2 - Mobiles Kommunikationssystem.

Info

Publication number: DE68922749T2
Application number: DE68922749T
Authority: DE
Inventors: Seiji C O The Tokyo El Hattori; Akihide C O The Tokyo Kasukawa; Yoshinobu C O Osaka Kobayashi; Yoshizo C O Osaka Work Shibano; Shinji C O Osaka Works Suzuki
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1989-01-13
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2009-01-14
Also published as: DE68922749D1; DK16089A; NO890135D0; US4955082A; JPH01181339A; DK16089D0; JPH0622345B2; EP0324508A3; EP0324508B1; NO890135L; EP0324508A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen ein mobiles Kommunikationssystem, bei dem Nachrichtenverbindungen mit einer mobilen Station über Sendemasten ermöglicht werden, und im besonderen ein neuartiges TDMA- (Zeitvielfachzugriff) Mobil-Kommunikationssysystem, bei dem eine Mehrzahl von Sendemasten in einem vorbestimmten Bereich aufgestellt ist, um eine Übertragung zu und von einer mobilen Einheit weiterzuschalten, und die so aufgestellten Sendemasten durch ein Übermittlungsnetz, das mit einem ortsfesten Netz verbunden ist, miteinander verbunden sind.

Beschreibung des Standes der Technik

In der Technik ist ein mobiles Kommunikationssystem bekannt, bei dem eine Mehrzahl von Mobilfunk-Basisstationen in einem vorbestimmten Bereich installiert ist, und während eine Mobilstation sich in einem Bereich (ein Bereich wird im Folgenden, wenn anwendbar, als eine Zone bezeichnet) bewegt, wo eine Mobilfunk-Basisstation mit einer solchen Mobilstation kommunizieren kann, findet ein Nachrichtenverkehr zwischen der Mobilfunk-Basisstation und der mobilen Station statt. Ein Beispiel eines mobilen Kommunikationssystems ist ein Autotelefon-Kommunikationssystem.
Bei einem herkömmlichen Autotelefon-Kommunikationssystem wird die Zonenumschaltung während der Nachrichtenübertragung typischerweise wie folgt durchgeführt: Mobilfunk-Basisstationen empfangen Funkwellen von der Mobilstation und ermitteln die Pegel der empfangenen Signale, die an eine Mobil-Steuerstation gesendet werden. Die Mobilfunk-Basisstation, deren Empfangssignalstärke am größten ist, wird dann ausgewählt.
Dies wird ausführlicher beschrieben werden. Eine Mobilfunk-Basisstation überwacht den Empfangssignalpegel einer von der Mobilstation gesendeten Funkwelle, und sendet, wenn der Signalpegel niedriger als ein vorbestimmter Wert wird, ein Pegelverschlechterungssignal an eine Mobil-Steuerstation. Bei Empfang des Pegelverschlechterungssignals fordert die Mobil-Steuerstation die übrigen Mobilfunk-Basisstationen um die fragliche Mobilfunk-Basisstation herum auf, die Signalpegel dieser Station zu überwachen, und empfängt überwachte Signalpegeldaten von diesen Mobilfunk-Basisstationen. In der Mobil-Steuerstation werden die überwachten Pegel verglichen, so daß die Mobilfunk-Basisstation mit dem höchsten Signalpegel neu ausgewählt wird. Nachdem ein Kreis zwischen der auf diese Weise neu ausgewählten Mobilfunk-Basisstation und der Fahrzeug-Vermittlungszentrale hergestellt ist, wird die vorangehende Mobilfunk-Basisstation angewiesen. ihren Kanal zu trennen.
EP-A-0 209 185 offenbart ein Verfahren des Standes der Technik, das einer mobilen Station ermöglicht, einen freien Duplexkanal zur Kommunikation mit einer ortsfesten Station auszuwählen.

Von der Erfindung zu lösende Probleme

Bei dem oben beschriebenen kerkömmlichen System wird die Zonenumschaltung durch die Mobilfunk-Basisstationen und die Mobil-Steuerstation durchgeführt, die Einrichtungen auf der Seite des Netzes sind. Wenn dieses System auf das mobile Kommunikationssystem angewandt wird, bei dem Übertragungen mit mobilen Stationen über Sendemasten vorgenommen werden, werden die folgenden Probleme hervorgerufen:
Bei dem mobilen Kommunikationssystem, das Sendemasten verwendet, ist die Zahl der Sendemasten in einem vorbestimmten Gebiet größer als die Zahl der Sendemasten in dem oben beschriebenen herkömmlichen Autotelefon-Kommunikationssystem. Die Zone pro Sendemast weist daher typischerweise eine kleinere Fläche auf, und die Gesamtzahl von Zonen ist folglich groß. Als Folge sind die Steuerungsoperationen zur Erfassung der Position einer mobilen Station oder zur Umschaltung der Übertragungszonen erheblich komplexer, wodurch die Ausführung eine relativ längere Zeit in Anspruch nimmt.
Im Hinblick auf das Vorangehende ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein einfaches mobiles Kommunikationssystem des TDMA-Typs zur Verfügung zu stellen, bei dem Zeitscnlitze (Kanäle) wirkungsvoll benutzt werden, um während der Nachrichtenübertragung zwischen einem Sendemast und einer mobilen Einheit Zonen umzuschalten.

Mittel zur Lösung des Problems

Die vorangehende Aufgabe des Erfindung wird durch die Bereitstellung eines Kommunikationsverfahrens wie durch die Merkmale des Anspruches 1 definiert erfüllt. Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Kommunikationsverfahrens geeignete Mobilstation wird durch die Merkmale des Anspruches 3 definiert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei dem mobilen Kommunikationssystem der Erfindung empfängt eine Mobilstation über die Positionierungskanäle Funkwellen von allen Sendemasten, während über die Sprechkanäle fortlaufend Nachrichten übertragen werden. Die Signalpegel der so empfangenen Funkwellen werden einem Vergleich unterworfen, so daß eine Zonenumschaltanforderung für einen Sendemast, der den höchsten Signalpegel aufweist, vorgenommen wird, wodurch eine Mobilstation, auch wenn sie sich bewegt, mit dem Sendemast kommunizieren kann, der die Zone abdeckt, in der sich die Mobilstation befindet.
Die Positionierungskanäle werden so festgelegt, daß die den Sendemasten zugewiesenen Frequenzen bei jedem Rahmen in einer Sequenz umgeschaltet werden und keiner der Sendemasten zur gleichen Zeit ein und dieselbe Frequenz ausstrahlt. Die Mobilstation kann deshalb Funkwellen von allen Sendemasten ohne Signalstörung (die verursacht werden kann, wenn eine Mehrzahl von Stationen Signale auf der gleichen Frequenz sendet) empfangen.
Bei dem System der Erfindung überschneiden sich die Übertragungszonen von benachbarten Sendemasten gegenseitig. Wenn eine Zonenumschaltanforderung vorgenommen wird, kann daher die Mobilstation mit beiden Sendemasten kommunizieren. Das heißt, das Umschalten von Zonen kann sicher ausgeführt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine erklärende Darstellung, die die Anordnung von Sendemasten in einem erfindungsgemäßen mobilen Kommunikationssystem umreißt.
Fig. 2 ist eine erklärende Darstellung, die das Rahmenformat in einer von jedem Sendemast gesendeten Funkwelle zeigt.
Fig. 3 ist eine erklärende Darstellung, die einen Vorgang der Anrufdurchschaltung zeigt.
Fig. 4 ist eine erklärende Darstellung, die einen Vorgang der Anrufeinleitung zeigt.
Fig. 5 ist eine erklärende Darstellung, die einen Vorgang der Zonenumschaltung während der Übertragung zeigt.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel der Schaltkreise des Sendemastes in dem System der Erfindung zeigt.
Fig. 7 ist eine erklärende Darstellung für eine Beschreibung der Funktion des in Fig. 6 gezeigten Sendemastes.
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, das eine Frequenzumschalteinheit mit einer Mehrzahl von Frequenzsynthesizern zeigt.
Fig. 9 ist eine erklärende Darstellung für eine Beschreibung der Funktion der in Fig. 8 gezeigten Frequenzumschalteinheit.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel der Schaltkreise der Mobilstation zeigt.
Fig. 11 ist eine erklärende Darstellung, die das Rahmenformat eines durch die Mobilstation empfangenen Signals zeigt.
Fig. 12 ist eine erklärende Darstellung, die ein Beispiel des Rahmenformates eines von einem Sendemast gesendeten Signals zeigt.
Fig. 13 ist eine erklärende Darstellung, die ein Beispiel des Inhalts eines typischen Rahmens zeigt, worin 1 -- Mobilstation, S1 bis Sn -- Sendemasten, Z1 bis Zn -- übertragungsbereiche, c -- Steuerkanal, T -- Sprechkanal und P -- Positionierungskanal.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine erklärende Darstellung, die die Anordnung der Sendemasten S1, S2, ... und Sn umreißt. Die Sendemasten besitzen die Übertragungszonen Z1, Z2, ... Zn, von denen jede einen vorbestimmten Bereich aufweist, der groß genug ist, um Übertragungen mit Mobilstationen zu ermöglichen. Die Sendemasten sind so angeordnet, daß sich die Übertragungszonen von aneinandergrenzenden Sendemasten überschneiden. Im Fall von Fig. 1 erfolgt die Kommunikation über einen Sendemast S1 mit einer Mobilstation 1, die sich in Richtung des Pfeiles A bewegt. Die Sendemasten S1 bis Sn sind untereinander durch ein Übertragungsnetz (nicht gezeigt) verbunden, das mit einem ortsfesten Netz, z.B. einem öffentlichen Telefonnetz, verbunden ist. Der Benutzer der Mobilstation 1 kann daher über das mobile Kommunikationsnetz mit einem Teilnehmer des öffentlichen Telefonnetzes kommunizieren.
Die Übertragung zwischen der Mobilstation 1 und den Sendemasten S1 bis Sn wird nach Maßgabe eines TDMA-Mobilfunk-Kommunikationssystems durchgeführt. Die Frequenzen f1, f2, f3, ... und fn stehen für die Übertragungs-Abwärtsstrecke von jedem der Sendemasten S1, S2, S3, ... und Sn zur Verfügung (der Begriff "abwärts", wie hierin verwendet, ist gedacht, um die Übertragung von einem Sendemast zu einer Mobilstation zu bezeichnen).
Fig. 2 zeigt das Rahmenfornat von TDMA-Signalen, die von den Sendemasten S1 bis Sn gesendet werden. Am Anfang jedes Rahmens befindet sich ein Steuerkanal C zum Rufen und zur Zonenumschaltung. Dem Steuerkanal C folgen die Sprechkanäle T1, T2, ... und Tn (wobei die Anzahl (m) der Sprechkanäle z.B. durch den Übertragungsverkehr bestimmt wird). Am Ende des Rahmens befindet sich ein Positionierungskanal P (im Folgenden, wenn anwendbar, einfach als "ein Kanal P" bezeichnet), um Steuerdaten, z.B. die ID-Nummer und die Nurmern leerer Zeitschlitze des Sendemastes, zu übertragen. Mit den Kanälen P werden die verschiedenen Frequenzen f1, f2, ... und fn für verschiedene nacheinander gesendete Rahmen zur Verfügung gestellt.
Auf diese Weise wird die Rahmensynchronisation zwischen der Mobilstation 1 und allen Sendemasten S1 bis Sn hergestellt. Im Folgenden werden alle Sendemasten (außer, wenn ein einzelner oder einzelne Sendemasten spezifiziert werden) als "ein Sendemast S.. bezeichnet, und ähnlich werden alle Übertragungszonen (außer, wenn eine einzelne oder einzelne Übertragungszonen spezifiziert werden) als "eine Übertragungszone Z" bezeichnet.
Die Frequenzzuweisung des Kanals P wird mit Verweis auf einen Sendemast Si im einzelnen beschrieben. Im jedem Rahmen des vom Sendemast Si gesendeten Signals (Abwärtsstrecke) erfolgt für den Steuerkanal C bis zum Übertragungskanal Tm die Übertragung mit einer Trägerfrequenz fi, aber die Kanäle P in anderen Rahmen führen Übertragungen mit verschiedenen Frequenzen durch. Ein Reihe von Rahmen, die nacheinander von dem Sendemast Si gesendet wird, wird zur Vereinfachung der Beschreibung als "erster, zweiter, ... und n-ter Rahmen" bezeichnet.
In diesem Fall erfolgt bei dem ersten Rahmen die Übertragung mit einer Frequenz fi, bei dem zweiten Rahmen erfolgt die Übertragung mit einer Frequenz fi, bei usw. Und bei dem n-ten Rahmen erfolgt die Übertragung mit einer Frequenz fi-1. Dieser Vorgang wird wiederholend durchgeführt. Die Zuweisungen von Frequenzen für die Kanäle P der Sendemasten S wird z.B. durch die folgende Tabelle 1 angezeigt. Tabelle 1
In Tabelle 1 bezeichnen die Ziffern 1, 2, ... und n in der oberen Reihe die Rahmennummern, und S1, S2, ... und Sn in der linken Spalte bezeichnen die Sendemastennummern.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, verwenden zu jedem gegebenen Zeitpunkt verschiedene Sendemasten verschiedene Frequenzen, was die Frequenzstörung beseitigt, die oft der Verwendung der selben Frequenz zugeschrieben wird. Das heißt, in der Frequenzuweisungszone, die aus n Sendemasten besteht, benutzen die verschiedenen Kanäle P verschiedene Frequenzen.
Die Ermittlung der Zone, in der sich die Mobilstation befindet (im Folgenden, wenn anwendbar, als "In-Zone" bezeichnet) wird durchgeführt, wenn die Mobilstation 1 elektrisch eingeschaltet wird oder wenn sie in die Zone eintritt. Das heißt, während der Anfangsperiode ist es der Mobilstation nicht möglich, eine zu empfangende Frequenz zu bestimmen. In der Mobilstation müssen Empfangsfrequenzen durch Umschalten der Frequenz des Frequenzsynthesizers gesucht werden, so daß mehrere Frequenzen vorhanden sind, deren Empfangspegel für die Demodulation ausreichend hoch sind. Die von den Kanälen P, die diesen Frequenzen entsprechen, gesendeten IDs und ihre Empfangspegel werden überwacht, und die In-Zone (Zi) wird aus der 10 ermittelt, die den höchsten Signalempfangspegel liefert. Wenn die In-Zone wie oben beschrieben bestimmt worden ist, wobei die Übertragungsfrequenz der Mobilstation 1 nach Maßgabe der über den Kanal P auf der dem Sendemast (Si) zugwiesenen Frequenz (fi) gesendeten Daten auf diese Frequenz umgeschaltet wird, wird die Mobilstation bereit, zu rufen oder gerufen zu werden.
Fig. 3 zeigt einen Vorgang einer Anrufdurchschaltung. Eine Anrufanforderung von einem Vermittlungssystem wird in der Form eines Ausrufens durch die Sendemasten, die die Steuerungszeitschlitze Ct (der Zusatz "t" bedeutet "abwärts") verwenden, vorgenommen. Bei Empfang der Anrufanforderung antwortet die Mobilstation 1 unter Verwendung eines Steuerzeitschlitzes Cr (das Zusatzzeichen "r" bedeutet "aufwärts"). Bei diesem Vorgang wird auch die 10 der Mobilstation gesendet. Zusätzlich zu der 10 kann die In-Zone-Nummer i gesendet werden, so daß die Antwort mit höherer Zuverlässigkeit empfangen wird.
Bei Empfang der Antwort spezifiziert der Sendemast Si nur die Zuweisung eines Sprechzeitschlitzes Tk und fordert das Vermittlungssystem auf, eine Streckenverbindung herzustellen. Nach Herstellung der Strekkenverbindung weist das Vermittlungssystem die Mobilstation 1 an, den Zeitschlitz auf den Sprechzeitschlitz Tk umzuschalten. Das Gespräch wird somit über den Sprechzeitschlitz Tk durchgeführt.
Fig. 4 zeigt einen Vorgang einer Anrufeinleitung. Die Mobilstation 1 benutzt zum Rufen den Steuerzeitschlitz Cr. Bei diesem Vorgang sendet die Mobilstation 1 auch ihre 10. In diesem Fall kann außer der 10 auch die In-Zone-Nummer i gesendet werden, so daß die Rufanforderung sehr zuverlässig sein kann. Bei Empfang des Rufsignals spezifiziert der Sendemast Si mit Hilfe des Steuerzeitschlitzes Ct die Zuweisung des Sprechzeitschlitzes Tk. Als Reaktion darauf wird der betroffene Schaltvorgang für einen Sprechkanal durchgeführt, so daß die Mobilstation 1 mit dem Vermittlungssystem verbunden wird.
Ein Vorgang, um in dem oben beschriebenen Kommunikationssystem während der Übertragungen Zonen umzuschalten, wird kurz beschrieben.
(1) Die Mobilstation 1 in der Übertragungszone Z1 des Sendemastes S1 empfängt, während sie über den Sprechkanal T kommuniziert, nacheinander die Frequenzen f1, f2, f3, ... und fn über die Kanäle P der Rahmen, um dadurch alle Funkwellen von den Sendemasten Si zu empfangen, wodurch die in den Kanälen P enthaltenen Sendemastennummern identifiziert und im Speicher der Mobilstation 1 gespeichert werden.
Wenigstens einer der Sendemasten S sendet die Sendemastennummer unter Verwendung der Frequenz fi mit den Kanal P (siehe Tabelle 1). Nach dem Empfang von n Rahmen kann daher der Signalempfangspegel der Funkwellen von allen Sendedemasten S1, S2, ... und Sn ermittelt und folglich im Speicher der Mobilstation gespeichert werden (außerdem werden die dem Sendemast Si zugewiesenen eigenen Frequenzdaten ermittelt).
Die Signalempfangspegel der Funkwellen von allen Sendemasten S1, S2, und Sn werden verglichen, so daß der Sendemast Sj mit dem höchsten Signalempfangspegel ausgewählt und eine Übertragungsumschaltanforderung an den Sendemast Si unter Verwendung des Steuerkanals C gerichtet wird.
Der Sendemast S1 fordert das Schaltsystem auf, die Verbindung der Leitung zu ändern, um dadurch über das Schaltsystem eine Anforderung an den Sendemast Sj, der den höchsten Empfangssignalpegel aufweist, nach einem Sprechkanal zu richten.
Bei Empfang der Anforderung schreibt der Sendemast Sj seine Kanal zuweisungstabelle entsprechend der 10-Nummer der Mobilstation 1 um und weist, indem er einen Sprechkanal T spezifiziert, die Mobilstation an, den Sprechkanal, den die Mobilstation mit dem augenblicklichen Sendemast Si benutzt, zu wechseln.
Im Sendemast Si wird der alte Sprechkanal aufgehoben, und die Verbindung zum Netz wird beseitigt.
Der oben beschriebene Zonenumschaltvorgang während der Übertragung wird nun mit Verweis auf Fig. 1 und 5 ausführlicher beschrieben.
Es wird angenommen, daß sich die Mobilstation 1 im mittleren Teil X der Übertragungszone Z1 befindet. Die Mobilstation 1 kommuniziert mit dem Sendemast S1 unter Verwendung des der Mobilstation zugewiesenen Zeitschlitzes Tj der inhärenten Frequenzen ft1 und fr1 (t steht für "Senden" und r für "Empfangen"), die dem Sendemast S1 zugewiesen sind. Zur gleichen Zeit ermittelt die Mobilstation 1 die IDs der Sendemasten S und ihre Signalempfangspegel. Die IDs werden nacheinander von den verschiedenen Sendemasten S mit den verschiedenen Rahmen unter Verwendung der Kanäle P gesendet. Als Folge erkennt die Mobilstation, daß die Übertragungszone Z1 (des Sendemastes S1 in diesem Fall) ist, vorausgesetzt, die ID mit dem höchsten Pegel ist ihre In-Zone-Nummer 1.
Wenn die Mobilstation 1 an den Rand Y der Übertragungszone Z1 gelangt, besitzt der vom Sendemast S2 gesendete Kanal P den höchsten Empfangssignalpegel, woraufhin die Mobilstation feststellt, daß sie sich in die nächste Übertragungszone (Z2) bewegt hat und daß die Zielzonennummer "2" ist.
Außerdem können nach Maßgabe der zur gleichen Zeit gesendeten Daten der freien Zeitschlitznummern die freien Zeitschlitznummern der nächsten Zone ermittelt werden.
Um die Sprechzeitschlitze der inhärenten Frequenzen ft2 und fr2 des der Übertragungszone Z2 zugewiesenen Sendemastes S2 anzufordern, sendet die Mobilstation 1 unter Verwendung des Steuerkanals Cr das Folgende an den Sendemast S1:
1 Die ID der Mobilstation,
2 Die ID der nächsten Zone,
3 Die Nummer k des in der nächsten Zone zu verwendenden Zeitschlitzes.
Der Sendmast S1 richtet über das Netz eine Anforderung an den Sendemast S2 um Zuweisung eines Sprechzeitschlitzes Tk für die Mobilstation 1 und fordert das Schaltsystem auf, die Verbindung vom Sendemast S1 auf den Sendemast S2 umzuschalten.
Der Sendemast S2 reserviert den Sprechzeitschlitz Tk. Zum Zweck der Bestätigung kann der Sendemast S2 die Zeitschlitznummer k senden.
Außerdem kann der Sendemast Si zum Zweck der Bestätigung der Reservierung die Zeitschlitznummer k unter Verwendung des Steuerkanals Ct an die Mobilstation 1 senden.
Nach Vollendung der Umschaltung der Verbindung benutzt der Sendemast S1 den Steuerkanal Ct, um die Mobilstation anzuweisen, die Frequenzen auf die Frequenzen ft2 und fr2 des Sendemastes S2 umzuschalten. Danach wird der Sprechzeitschlitz mit der Mobilstation 1 freigegeben.
Als Reaktion auf die Anweisung vom Sendemast S1 schaltet die Mobilstation 1 die Frequenzen auf die Frequenzen ft2 und fr2 des Sendemastes S2 um, so daß die Kommunikation unter Verwendung des Sprechzeltschlitzes Tk fortgesetzt wird.
Die Zeitdauer, für die die Kommunikation potentiell getrennt wird, wird daher minimiert.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, ist es wichtig, die Zonen Z zu überlappen, damit die Mobilstation 1 für die Zeitdauer, die vom Zeitpunkt ihres Eintritts bis zu dem Zeitpunkt, nachdem die Mobilstation 1 in die zweite Übertragungszone Z2 gelangt, worin der Pegel der Funkwelle der Abwärtsstrecke der zweiten Übertragungszone Z2 entsprechend höher als der der Funkwelle der ersten übertragungszone Z1 wird, vergeht, in der ersten Übertragungszone Z1 gehalten wird, bis die Umschaltung der Übertragungszonen vollbracht ist.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das die Einrichtung jedes Sendemastes in dem erfindungsgemäßen mobilen Kommunikationssystem zeigt. Der in Fig. 6 gezeigte Sendemast S umfaßt: eine Antenne 3; einen Sprechkanal- Sende-Empfänger 6 (der als ein Sender (4) und als ein Empfänger (5) arbeitet); eine Stromkreis-Umschalteinheit 7, die zwischen dem Sende-Empfänger 6 und einem Netz liegt; eine Speichereinheit 9, die z.B. die Steuertabelle von Funkkanälen und IDs von Mobilstationen speichert, und eine Steuereinheit 8. Die oben beschriebenen Sende-Empfänger 6 sind in einer Zahl vorhanden, die der Zahl der Kanäle entspricht, und sind selektiv mit den vorbestimmten Kanal kreisen und Netzen über die Stromkreis-Umschalteinheit 7 verbunden. Die Zuweisung der Kanäle (entsprechend den Zeitschlitzen) für die Mobilstation 1 und ihre Verbindung werden als Funktionen des Sendemastes S durchgeführt und nach Maßgabe einer in der Speichereinheit 9 gespeicherten "Draht- und Funkkanal-Zuweisungssteuertabelle" verwirklicht.
Der in Fig. 6 gezeigte Sender 4 umfaßt: einen TDMA-Modulatorabschnitt 41, einen Verstärkerabschnitt 4 und eine Frequenzumschalteinheit 43, die nach Maßgabe der Zeitschlitze Frequenzen wechselt.
Die Frequenzumschalteinheit 43 wird ausführlicher beschrieben. Die Frequenzumschalteinheit 43 umfaßt: einen Umschalter 44, einen Festoszillator 45, der eine dem Sendemast S eigene Frequenz fi erzeugt (siehe Fig. 7, (A)), und einen Frequenz-Synthesizer 46, der die Frequenzen (siehe Fig. 7(B)) von angrenzenden Sendemasten erzeugt. Der Frequenz-Synthesizer 46 schaltet nach Maßgabe eines von der Steuereinheit 8 erzeugten Frequenz-Umschaltsignals b nacheinander die Frequenzen der angrenzendenen Sendemasten um, und der Umschalter 44 schaltet mit dem Zeittakt d und e (siehe Fig. 7 (C)) eines von der Steuereinheit 8 erzeugten Schalterbetätigung-Anweisungssignals a die dem Sendemast S eigene Frequenz fi und die Frequenzen der angrenzenden Sendemasten um, woraufhin ein Signal gebildet wird, das wie in Teil (D) von Fig. 7 gezeigt gerahmt ist. Das Umschalten von Frequenzen durch den Frequenz-Synthesizer 46 wird mit der folgenden Zeit Tc ausgeführt:
Tc = (eine Rahmendauer) - (eine Zeltschlitzdauer). Das Umschalten von Frequenzen wird daher leicht und schnell vollbracht.
Wenn die Frequenz-Umschaltgeschwindigkeit des Frequenz-Synthesizers so ist, daß die Umschaltung von Frequenzen mit der oben beschriebenen Zeit Tc nicht erreicht werden kann, wird, wie in Fig. 8 gezeigt, ein weiterer Frequenz-Synthesizer 46' hinzugefügt. In diesem Fall werden die Ausgänge der Frequenz-Synthesizer nacheinander umgschaltet, um die Frequenzumschaltung bei hoher Geschwindigkeit durchzuführen. Ein Beispiel der Funktion der in Fig. 8 gezeigten Frequenzumschalteinheit ist wie in Fig. 9 gezeigt. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, erfolgt das Umschalten von Frequenzen durch die Frequenz-Synthesizer innerhalb der wie folgt definierten Zeit:
2 x (eine Rahmendauer) - (eine Zeitschlitzdauer). Das Umschalten von Frequenzen wird daher leichter vollbracht.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das die Einrichtung einer typischen erfindungsgemäßen Mobilstation zeigt. Eine Mobilstation, wie in Fig. 10 gezeigt, umfaßt: eine Signalsende- und -empfangsantenne 11, einen Empfängerabschnitt 12, einen Senderabschnitt 13 und einen Steuerabschnitt 14, der den Empfängerabschnitt 12 und den Senderabschnitt 13 steuert. Der Empfängerabschnitt 12 besteht aus einem Demodulator 15, einem Empfangssignal-Pegeldetektor 16 und einem Frequenz-Synthesizer 17. Der Steuerabschnitt 14 dient dazu, demodulierte Signale in Audiosignale oder Audiosignale im modulierte Signale umzusetzen und die Signalempfangs- und -sendefrequenzen umzuschalten.
Fig. 11 zeigt das Rahmenformat des durch die Mobilstation empfangenen Signals. Es ist so angeorant, daß ein Rahmen, der aus einem Steuerkanal C, den Sprechkanälen T1, T2, ... und Tm und einem Kanal P besteht, wiederholend erscheint.
Wenn der Sendemast Si Signale (siehe Fig. 2) in bezug auf den Steuerkanal C und die Sprechkanäle T1 bis Tm sendet, empfängt daher die Mobilstation die Funkwelle von dem Sendemast S1 in der In-Zone, in der sie gelegen ist, und in bezug auf Kanal P empfängt sie die Funkwellen von den angrenzenden Sendemasten nacheinander bei jedem Rahmen. Indem Rahmen die Zahl von Malen empfangen werden, die wenigstens gleich der Zahl von angrenzenden Sendemasten ist, werden daher die Signalempfangspegel aller angrenzenden Relaisstaionen erfaßt.

Beispiel

Fig. 12 ist eine Darstellung, die ein Beispiel der Anordnung von Kanälen zeigt, und Fig. 13 ist eine Darstellung, die den Inhalt der Rahmen davon zeigt.
Das erfindungsgemäße mobile Kommunikationssystem wird mit Hilfe der folgenden Parameter erörtert:
Datenübertragungsrate : 32 kBit/s
Anzahl der Multiplexierungen : 8
Inhalt des Rahmens:
Vorlauf (PA) : 32 Bit
Rahmesynchronisationsmuster (FS) : 8 Bit
Kanalnummer (CHN) : 8 Bit
Daten (DATA) :160 Bit
Fehlerkorrekturbits (CB) : 40 Bit
Schutzzeit : 2 Bit
Summe: 250 Bit (siehe Fig. 13)
Unter den obigen Bedingungen kann der Kanal P 200mal pro Sekunde überwacht werden. Das heißt, die Zeit t1, die zum Messen der Signalempfangspegel von w Kanälen P in bezug auf einen Sendemast benötigt wird, ist wie folgt:
tl = 0.005 x w x 25 = 0.125 w (s)
Wenn die Geschwindigkeit der Mobilstation 1 60 km/h (16.7 m/s) beträgt, ist die Beziehung zwischen dem Betrag der Bewegung x der Mobilstation 1 und der Häufigkeit von Messungen w wie folgt:
w = 0.48 x
Wenn z.B. die Überlappung von aneinandergrenzenden Zonen 50 m beträgt, dann kann die Messung vierundzwanzig (24) Mal durchgeführt werden.
Indem die Signalempfangspegel wiederholend gemessen und statistisch verarbeitet werden (z.B. durch Mittelwertbildung), wird die Signalempfangspegel-Entscheidung genauer, und die In-Zone wird folglich mit hoher Genauigkeit festgestellt.

Auswirkungen der Erfindung

Wie oben beschrieben wurde, ist es bei dem mobilen Kommunikationssystem der Erfindung für die Mobilstation nicht notwendig, das Umschalten von Frequenzen für jeden Zeitschlitz durchzuführen oder einen Signalempfangspegel-Überwachungsempfänger zur Verfügung zu stellen, und die Mobilstation kann die Signalempfangspegel von allen Sendemasten überwachen, während sie gleichzeitig Übertragungen über die Sprechkanäle ermöglicht. Daher kann die Mobilstation nach Maßgabe der erlangten Signalempfangspegel die Zone, in der sie sich befindet, identifizieren, und die Verbindung zwischen dem Sendemast und dem Netz kann weich und schnell auf den nächsten Sendemast umschalten, während sie mit der Mobilstation kommuniziert.

Claims

1. Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Vielzahl van ortsfesten Sendemasten (S1,...Sn) in einem zellularen System (Z1, ... Zn) und einer mobilen Station (1), wobei die Signale, die von den Sendemasten (S1,...Sn) gesendet werden, einen Rahmen mit einem Steuerkanal (C) und eine Vielzahl von Sprachkanälen (T1,...Tm) enthalten,

dadurch gekenizeichnet, daß das Verfahren weiterhin umfaßt:

jeder einzelne Sendemast sendet seine Signale für den Steuerkanal (C) und die Sprachkanäle (T1,...Tm) mit einer ausgewählten Frequenz, die nur diesem Sendemast zugeordnet ist;

der Rahmen enthält zusätzlich einen Positionierungskanal (P);

jeder einzelne Sendemast verwendet für den Positionierungskanal (P) nicht nur seine zugeordnete Frequenz, sondern in aufeinanderfolgenden Rahmen alle Frequenzen der anderen Sendemasten;

die mobile Station (1) überwacht die Positionierungskanalsignale, die von verschiedenen Sendemasten kommen, um diese Signale für ein Zonenumschalten zu verwenden; und

wenn ein Zonenumschalten ausgeführt werden soll, werden die Umschaltanforderung und Anweisungen zwischen der mobilen Station (1) und dem im Moment verbundenen Sendemast im Steuerkanal (C) übertragen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Sendemasten (S1,... Sn) ihre Positionierungskanalsignale gleichzeitig senden, wobei keiner der Sendemasten mit ein und derselben Frequenz zur gleichen Zeit sendet.

3. Mobile Station (1) zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die mobile Station (1) umfaßt:

eine Antenne (11) zum Senden und Empfangen von Signalen;

einen Empfängerabschnitt (12) zum Empfangen von Signalen von einem Sendemast (S1,...Sn);

einen Senderabschnitt (13) zum Senden von Signalen an einen Sendemast (S1,...Sn);

einen Steuerabschnitt (14) zum Steuern des Empfängerabschnitts (12) und des Senderabschnitts (13) und zum Umschalten von Signalempfangs- und Sendefrequenzen; wobei

die mobile Sendestation dadurch gekennzeichnet ist, daß

der Steuerabschnitt (14) eine Überwachungseinrichtung enthält, zum Empfangen von Positionierungskanalsignalen, die für ein Zonenumschalten verwendet werden sollen, wobei die Signale von verschiedenen Sendemasten kommen, mit der ausgewählten Frequenz, die für eine Sprachübertragung mit dem im Moment verbundenen Sendemast verwendet wird.

4. Mobile Station gemäß Anspruch 3, wobei der Empfängerabschnitt (12) einen Demodulator (15), einen Empfangspegeldetektor (16) und einen Frequenzsynthesizer (17), der mit dem Steuerabschnitt (14) verbunden ist, enthält.

5. Mobile Station gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Steuerabschnitt (14) eine Zonenumschaltoperation durch den Steuerkanal (C) ausführt.