DE2365043B2

DE2365043B2 - Funk-Telefon-Anordnung mit einer Zentralstation und einer Mehrzahl von beweglichen Telefon-Teilnehmer-Stationen

Info

Publication number: DE2365043B2
Application number: DE2365043A
Authority: DE
Inventors: Martin Glencoe Cooper; Richard William Westchester Dronsuth; Albert Joseph Chicago Leitich; Charles Nelson Arlington Heights Lynk Jun.; James Joseph Deerfield Mikulski; John Francis Elmhurst Mitchell; Roy Anthony Skokie Richardson; John Harold Hoffman Estates Sangster
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1973-10-17
Filing date: 1973-12-28
Publication date: 1979-09-20
Also published as: ES431122A1; US3906166A; JPS5068201A; DK136930B; DE2365043A1; CA1026827A; AU473413B2; AU7440174A; GB1461624A; DK136930C; DK678173A; ES450821A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Funk-Telefon-Anordnung mit einer Zentralstation und einer Mehrzahl von innerhalb eines vorgegebenen Bereichs beweglichen Telefon-Teilnehmer-Stationen, die jeweils über wenigstens eine Basisstation mit der Zentralstation zu verbinden sind, wobei der Bereich in feste Bezirke unterteilt ist und in jedem Bezirk eine der Basisstationen angeordnet ist, und wobei eine Auswahleinrichtung vorhanden ist, welche für eine Telefon-Teilnehmer-Sta tion diejenige Basisstation zur Kommunikation auswählt, welche^is größte Signalstärke gewährleistet

Eine derartige Anordnung ist aus der US-PS 36 63 762 bekannt In dieser Druckschrift ist eine Funk-Telefon-Anordnung beschrieben, bei welcher ein vorgegebener Bereich in einzelne Bezirke unterteilt ist In jedem der Bezirke ist eine Basisstation angeordnet, welche dazu dient, eine Kommunikation zwischen der Zentralstation und einem beweglichen Telefon-Teilnehmer herzustellen. Bei dieser bekannten Anordnung erstreckt sich die Reichweite jeder beweglichen Telefon-Teilnehmer-Station praktisch über den gesamten Bereich, welcher von Interesse ist

Weiterhin ist aus der DE-OS 17 66 745 und aus der DE-OS 14 66 412 jeweils eine Anordnung bekannt, bei welcher jede bewegliche Telefon-Teilnehmer-Station in 2·> der Lage ist, mit mehreren Vermittlungsstationen in Verbindung zu treten.

Die bei diesen bekannten Anordnungen vorhandene Empfängerauswahlschaltung dient dazu, eine bestimmte Telefon-Teilnehmer-Station in Abhängigkeit von der so Stärke des empfangenen Signals entweder auf die eine oder die andere der vorhandenen Vermittlungsstationen zu schalten. Es ist daher bei diesen bekannten Anordnungen zu entscheiden, welcher Vermittlungsstation ein bestimmtes Signal zugewiesen wird. i -,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funk-Telefon-Anordnung mit einer Zentralstation und einer Mehrzahl von Telefon-Teilnehmer-Stationen der eingangs näher genannten Art zu schaffen, welche innerhalb eines besonders geringen Frequenzbandes durch sehr weitgehende Ausschaltung von Überlagerungsstörungen eine außerordentlich hohe Qualität der Nachrichtenübertragung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß jeder Bezirk in Unterbezirke unterteilt ist, daß in 4-, jedem Unterbezirk eine Satelliten-Basisstation angeordnet ist daß die Reichweite jeder Basisstation auf den zugehörigen Bezirk abgestimmt ist, daß die Reichweite jeder Satelliten-Basisstation auf den zugehörigen Unterbezirk abgestimmt ist, daß die Reichv, eite κι jeder Telefon-Teilnehmer-Station auf die Größe eines Unterbezirks abgestimmt ist und daß im Grenzbereich zwischen zwei benachbarten Bezirken ein Unterbezirk jeweils einen Teil der benachbarten Bezirke überlappt.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Aus- ■->■-> führungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Da gemäß der Erfindung die Reichweite sowohl bei den Satelliten-Basisstationen als auch bei den beweglichen Telefon-Teilnehmer-Stationen jeweils auf die mi Größe eines Unterbezirks zugeschnitten ist, ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß ein bestimmtes Frequenzband in einem etwas weiter entfernten Bezirk nochmals verwendet werden kann, ohne daß Störungen zu befürchten sind. Auf diese Weise wird ein zur Verfügung ir> stehendes Frequenzspektrum in besonders wirksamer Weise ausgenutzt, und es wird außerdem zugleich in einem verhältnismäßig großen Bereich ein weitgehend störungsfreier Telefonverkehr mit erheblich verbesserter Qualität gewährleistet

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 einen Organisationsplan für ein Telefonsystem gemäß der Erfindung, wobei eine gleichförmige Ausbreitung angenommen wird und den einzelnen Bezirken die in der Darstellung angegebenen Frequenzen zugeordnet sind,

Fig. la eine detailliertere Darstellung des Organisationsplanes für einzelne Bezirke gemäß F i g. 1, aus der die Unterteilung der Bezirke in Unterbezirke und der Ort der Basisstation sowie der Empfängerstationen zu entnehmen ist,

F i g. 2 ein Blockdiagramm für das tragbare Funk-Telefonsystem,

F i g. 3 die praktische Verwirklichung des Telefonsystems in einem Bereich mit einem Stadtbezirk und Landbezirken, wobei aus dem Organisationspian die unterschiedlichen Abstände zwischen den Basisstationen und den Empfängerstationen erkennbar sind,

F i g. 4 ein Zeitdiagramm, aus dem die typische Folge von auftretenden Ereignissen entnommen werden kann, wenn ein Ruf von einem Telefon eines Landbezirkes aus eingeleitet wird,

F i g. 5 ein Zeitdiagramm, aus dem die typische Folge von auftretenden Ereignissen entnommen werden kann, während ein Ruf von einer tragbaren Einheit aus eingeleitet wird,

F i g. 6 ein Blockdiagramm einer Empfängerstation, wie sie im durch Kreuze gekennzeichneten Übergangsbereich der Bezirke gemäß den F i g. 1 und 3 vorgesehen sind,

F i g. 7 ein Blockdiagramm der Basisstationen, wie sie in den durch Kreise gekennzeichneten Positionen gemäß den F i g. 1 und 3 vorgesehen sind,

F i g. 8 ein detailliertes Blockdiagramm des zentralen Kontrollsenders gemäß F i g. 2,

F i g. 9 ein detailliertes Blockdiagramm einer tragbaren Einheit für das transportable Funk-Telefonsystem.

In F i g. 1 ist der Organisationsplan für eine Frequenzverteilung dargestellt, wie sie für ein mobiles bzw. tragbares Funk-Telefonsystem gemäß der Erfindung Verwendung findet. Der geographische, von dem Telefonsystem zu erfassende Bereich ist in eine Vielzahl von Bezirken unterteilt, wobei in jedem Bezirk eine vorgegebene Anzahl von Unterbezirken vorhanden ist. Die Anzahl der Unterbezirke in jedem Bezirk ergibt sich aus der nachfolgenden Gleichung

N-

+ j² + U

wobei N die Anzahl der Unterbezirke in jedem Bezirk und /sowie./beliebige ganzzahlige Größen sein können. In dem in F i g. 1 dargestellten Organisationsplan ist ;' gleich 2 und j gleich 1, woraus sich ergibt, daß in jedem Bezirk sieben Unterbezirke vorgesehen sind. Entsprechend einem anderen gewünschten Verteilungsmuster können für die Größen /und j andere Werte vorgesehen werden.

Jede Untergruppe 10a, 11a, 30a, 40a, 50a, 60a und 70a gemäß F i g. 1 ist mit einem Sender in der Basisstation und zumindest einem Empfänger in der Basisstation ausgerüstet. Jedem Sender der Basisstation ist zumin-

dest eine abgehende Signalfrequenz und zumindest eine abgehende Nachrichtfrequenz zugeordnet, wogegen jeder Empfänger der Basisstation zumindest auf eine ankommende Signalfrequenz und eine ankommende Nachrichtenfrequenz anspricht. Jede der ankommenden -> Frequenzen ist mit einer abgehenden Frequenz gepaart, so daß sich hierfür ein Duplex-Kainal ergibt Jedem Unterbezirk 10a, 20a, 30a, 40a, 50a, tiOa und 70a ist ein Duplex-Kanal zugeordnet, die entsprechend mit FiA bis FTA bezeichnet sind. In einem typischen System, bei m dem eine Frequenzmodulation mit einem Frequenzhub von ±5 kHz und ein Frequenzabstand von 25 kHz zwischen den Frequenzen eines Bezirkes Verwendung findet. Diese Werte wurden für die gewünschte Kanalentkopplung als ausreichend angesehen. ι ~>

Bei dem System von Unterbezirken gemäß F i g. 1 können die Frequenzen FiA bis FTA auch für andere Bezirke Verwendung finden, wenn diese Bezirke voneinander geographisch ausreichend weit entfernt liegen und somit eine Gleichkanal- Überlagerungsstö- 2» rung nicht zu befürchten ist So können z. B. die Frequenzen FtA bis FTA in Bezirken mit den Unterbezirken 106,2Oi), 3Oi, 406, 506, 606 und 706 sowie in den Bezirken mit den Unterbezirken 10c, 20c, 30c, 40c, 50c, 60c und 70c verwendet werden. Die Unterbezirke 2> mit derselben numerischen Präfix sind derselben Gruppe von Frequenzen zugeordnet. Es ist bereits bekannt, Bezirke in sieben Unterbezirke zu unterteilen und entsprechend die den Unterbezirken zugeordneten Frequenzen wiederholt zu verwenden. Dabei ergaben jii sich jedoch in den Randbereichen Gleichkanal-Überlagerungsstörungen. Deshalb hat man Systeme vorgesehen, die in einem Bezirk eine größere Anzahl von Unterbezirken erfassen, z. B. 21 Unterbezirke pro Bezirk, wobei jedem einzelnen Unterbezirk eine andere s > Frequenz zugeordnet ist. Die Zuordnung von 21 verschiedenen Frequenzen zu den einzelnen Unterbezirken führt zu einem verschwenderisch großen HF-Spektrum für die notwendigen Frequenzen, da für 21 Unterbezirke dreimal mehr Frequenzspektren im -in Vergleich zu sieben Unterbezirken benötigt werden.

Bei der Zuordnung der Frequenzen im Organisationsplan gemäß der Erfindung wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die einzelnen Unterbezirke geographisch einander nicht benachbart sind. Dies trifft z. B. für die ·;> Unterbezirke 10a, 106 und 10c usw. zu, so daß zwischen den diesen Unterbezirken zugeordneten Frequenzen auch kein Frequenzabstand von 25 kHz erforderlich ist. Daher können die Frequenzen, welche den Unterbezirken mit gleicher numerischer Präfix gemäß Fig. 1 w zugeordnet sind, kleinere Kanalabstände als 25 kHz haben, ohne daß dadurch unerwünschte bzw. untragbare Störungen durch Überlagerung entstehen.

So kann z. B. bei dem System gemäß F i g. 1 ein Frequenzabstand von nur 833 kHz von den den Unterbezirken 106, 206, 306, 406, 506, 606 und 706 zugeordneten Frequenzgruppen FIi! bis F7.Ö gegenüber einer entsprechenden Frequenzgruppe FiA bis FTA vorgesehen sein. In gleicher Weise benötigt man auch nur für die den Unterbezirken 10c, 20c, 30c, 40c, bo 50c, 60c und 70c zugeordneten Frequenzgruppen FlC bis F7C einen Frequenzabstand von 833 kHz gegenüber den Frequenzgruppen FiA bis FTA und F15bis F7Ä Diese ineinandergreifende Frequenzzuweisung macht eine bessere Unterdrückung der Überlagerungsstörung in gleichen Kanälen gegenüber dem normalen, mit sieben Unterbezirken arbeitenden System möglich, womit bei gleicher Unterdrückung der Überlagerungsstörung ein sehr viel kleineres Frequenzspektrum in Anspruch genommen werden muß. Das System der Versetzung der Frequenzen zur optimalen Unterdrükkung von Überlagerungsstörungen kann auch für Bezirke mit einer abweichenden Anzahl von Unterbezirken Verwendung finden. Die Kriterien für die Bestimmung der Frequenzversetzung zwischen den einzelnen Unterbezirken eines Bezirkes werden nachfolgend näher erläutert.

In Fig. la ist die Organisation der Unterbezirke für eine Gruppe von Unterbezirken im Detail dargestellt. Obwohl die Frequenzzuordnung nach dem Schema gemäß F i g. 1 in Organisationssystemen mit nur einem einzigen Sender für die Basisstation sowie einem Empfänger pro Unterbezirk und einer mobilen Einheit Verwendung finden kann, welche denselben Erfassungsbereich wie die Basisstation hat, findet gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung ein Sender für die Basisstation Verwendung, der den gesamten Erfassungsbereich des Unterbezirks erfaßt, wogegen die mobile bzw. tragbare Einheit mit einem Erfassungsbereich arbeitet der kleiner als der des Senders der Basisstation ist. Ferner sind eine Vielzahl von Empfänger innerhalb der einzelnen Unterbezirke vorgesehen.

In der Darstellung gemäß F i g. la sind die Positionen der Empfänger mit Kreuzen gekennzeichnet, wogegen die Position der Basisstation mit einer Sender- und Empfängereinheit durch Kreise angedeutet ist. Die radial von den Kreisen weg verlaufenden Linien bezeichnen die Richtantennen der tragbaren Einheit zur Empfängerlokalisierung. Jeder Unterbezirk ist in Zellbereiche aufgeteilt, so daß z. B. der Unterbezirk 10a die Zellbereiche 11a bis 17a und der Unterbezirk 20a die Zellbereiche 21a bis 27a usw. aufweist. In jeder Basisstation wird über einen dem Unterbezirk zugeordneten Duplex-Kanal gesendet und empfangen. So arbeitet der Duplex-Kanal der Basisstation im Unterbezirk 10a auf den Frequenzen der Frequenzgruppe FiA. Der Basisstation im Unterbezirk 20a sind für den Duplex-Kanal die Frequenzen der Gruppe F2A zugeordnet, während der Basisstation des Unterbezirks 30a die Frequenzen der Gruppe F3A für den Duplex-Kanal zugeordnet sind.

Da der Erfassungsbereich der tragbaren bzw. mobilen Einheit absichtlich kleiner als der Erfassungsbereich des Senders der Basisstation gemacht ist müssen zusätzliche Empfangsstationen innerhalb jedes Unterbezirks verwendet werden, um die von den tragbaren Einheiten aus gesandten Signale empfangen zu können. Diese Empfangsstationen sind durch Kreuze gekennzeichnet und an die Basisstationen über Telefonleitungen oder andere Nachrichtenübertragungsverbindungen angeschlossen. Jede dieser Empfängerstationen ist bei der vorliegenden Ausführungsform im Grenzbereich eines Unterbezirks angeordnet und kann Signale von tragbaren Einheiten in aneinander grenzenden Unterbezirken empfangen. Der Erfassungsbereich eines jeden Empfängers in diesen Empfängerstationen ist in F i g. la durch gestrichelt gezeichnete Sechsecke gekennzeichnet, welche die die Empfängerstation umgebenden Zellbereiche darstellen. Somit ist jeder Unterbezirk in sieben Zellbereiche unterteilt wovon ein Zellbereich die Basisstation umgibt und sechs Zellbereiche um die sechs Empfängerstation ;n herum angeordnet sind. Der Unterbezirk 10a ist in die Zellbereiche 11a bis 17a unterteilt der Unterbezirk 20a ist in die Zellbereiche 21a bis 27a unterteilt und der Unterbezirk 30a ist in die

Zellbereiche 31a bis 37a unterteilt. Aufgrund der vorausstehend erläuterten Zuordnung sind lediglich die Zellbereiche 11a, 21a und 31a vollständig innerhalb des ihnen zugeordneten Unterbezirks angeordnet. Die restlichen Zellbereiche überlappen jeweils zwei Unterbezirke. So überlappt der Zellbereich 13a des Unterbezirks 10a mit dem Zellbereich 36a des Unterbezirks 30a. Daher müssen die Empfänger in den an den Grenzen der Unterbezirke 10a und 30a angeordneten Empfängerstationen in der Lage sein, die Signale sowohl der Frequenzgruppe FiA als auch der Frequenzgruppe FiA empfangen zu können, die den Duplex-Kanälen dieser Unterbezirke zugeordnet sind. Entsprechend müssen auch die an den übrigen Grenzen der Unterbezirke angeordneten Empfängerstationen in der Lage sein, jeweils die Frequenzen der beiden benachbarten Zellbereichen zugeordneten Frequenzgruppen empfangen zu können. Dagegen muß der Empfänger bzw. der Sender der Basisstation lediglich in der Lage sein, die Frequenzgruppe des ihm zugeordneten Duplex-Kanals verarbeiten zu können. Jedoch werden die Richtantennen und die zugeordneten Empfänger in der Basisstation dazu benutzt, alle Aktivitäten der tragbaren Einheiten auf den Übertragungskanälen zu überwachen und, wenn notwendig, die Verbindung zwischen den Kommunikationskanälen und Leitungsverbindungen für tragbare Einheiten herzustellen, welche Unterbezirke bzw. Zellbereiche wechseln.

Aus dem in F i g. 2 dargestellten Blockdiagramm sind die Verbindungsmöglichkeiten zwischen dem Sender jo und Empfänger der Basisstation und den tragbaren Einheiten dargestellt, die mit dem Telefonsystem in Kommunikation stehen. Es sind drei Basisstationen 102, 104 und 106 vorgesehen, die jeweils einen Sender und einen Empfänger enthalten, und einer in der Darstellung gemäß den F i g. 1 und F i g. 1 a mit Kreisen gekennzeichneten Basisstation entsprechen. Im Interesse der Vereinfachung sind nur drei Basisstationen dargestellt, obwohl eine beliebige Anzahl von solchen im System in Abhängigkeit von der Größe des zu erfassenden Bereiches vorhanden sein können. Die Basisstation 102 hat drei Empfängerstationen 110, 112 und 114. Entsprechend sind drei Empfängerstationen 116, 118 und 120 der Basisstation 104 und drei Empfängerstationen 122,124,126 der Basisstation 106 zugeordnet Diese Empfängerstationen entsprechen den in Fig. la mit einem Kreuz gekennzeichneten Empfängerstationen. Die Anzahl der Empfängerstationen, die jeder Basisstation zugeordnet sind, ergibt sich aus der Anzahl der Zellbereiche in jedem Unterbezirk, wobei sechs Empfängerstationen für eine Basisstation erforderlich sind, wenn ein Bezirk in sieben Unterbezirke gemäß Fig. la unterteilt ist. Unabhängig davon sind jedoch in Fig.2 der Einfachheit halber nur jeweils drei Empfängerstationen dargestellt

Jede Basisstation 102,104 und 106 ist ferner mit einer Zentralstation 130 verbunden, die über herkömmliche Telefonleitungen 131 an das vorhandene Telefonnetz angeschlossen ist Diese Telefonleitungen 131 ermöglichen den Anschluß an eine Vielzahl festinstallierter eo Telefone 127 über eine Telefonzentrale 129. Die dargestellten drei tragbaren Einheiten 132,134 und 136 enthalten für die Nachrichtenübermittlung jeweils einen Sender und einen Empfänger für die Verbindung mit der Basisstation und die Empfängerstationen des Netzwerkes. Der Einfachheit halber sind auch hier nur drei tragbare Einheiten dargestellt, obwohl eine beliebig große nur durch die Anzahl der Basisstationen und die Anzahl der dem System zugeordneten Frequenzen begrenzte Anzahl in einer praktischen Ausführung des Telefonsystems Verwendung finden kann.

Im Betrieb wird eine abgehende Nachricht, z. B. von der Basisstation 102 für die tragbare Einheit 132 ausgesendet. Die ankommenden Nachrichten von der tragbaren Einheit 132 werden vom Empfänger einer Empfangsstation, z.B. der Empfangsstation 112, empfangen und über die Basisstation 102 der Zentralstation 130 zugeleitet. Die Zentralstation 130 verbindet die Basisstation 102 entweder mit dem Telefonnetzwerk oder mit einer anderen Basisstation, z. B. der Basisstation 106, je nachdem, mit wem die Verbindung zwischen der tragbaren Einheit und dem gewünschten Partner hergestellt werden soll.

Bei der vorstehend erläuterten Erfindung ist der Sendebereich der Basisstation absichtlich größer als der Sendebereich der tragbaren Einheit gemacht. Um einen Gegensprechbetrieb möglich zu machen, sendet der Sender der Basisstation direkt zum Empfänger der tragbaren Einheit, wogegen der Sender der tragbaren Einheit über eine der Empfängerstationen mit dem Empfänger der Basisstation in Verbindung steht. Der Sendebereich der tragbaren Einheit ist absichtlich in Abweichung von der Basisstation begrenzt, da im Betrieb ansonsten Überlagerungen zwischen unterschiedlichen tragbaren Einheiten entstehen können, die auf derselben Frequenz arbeiten.

Bei bekannten Systemen, bei welchen der Erfassungsbereich der Basisstation und der tragbaren Einheiten auf gleiche Größe festgelegt ist, glaubte man die Überlagerungen aufgrund der gegenseitigen Beeinflussung tragbarer Einheiten dadurch kontrollieren zu können, daß man die tragbare Einheit innerhalb eines Unterbezirkes genau lokalisierte und eine Sendefrequenz zuordnete, welche auf die geographische Zuordnung Rücksicht nimmt. Durch diese Zuordnung der Sendefrequenz aufgrund der geographischen Lokalisierung der tragbaren Einheit ist es möglich, die Überlagerungen auf ein ertragbares Maß zu verringern, jedoch ist es notwendig, daß hierfür eine vertikale Mobilität der tragbaren Einheit ausgeschaltet ist Auch ist es nicht sichergestellt, daß aufgrund von Geländeeigenschaften und sonstigen Faktoren der verwendete Übertragungskanal die besten Übertragungseigenschaften bietet Diese besten Übertragungseigenschaften können vielmehr auch über einen Übertragungskanal zu einer Basisstation gegeben sein, der außerhalb des Unterbezirks, in welchem sich die tragbare Einheit befindet, angeordnet ist Auch sind die Einrichtungen, um tragbare Einheiten zur Vermeidung von Überlagerungen genau zu lokalisieren, äußerst aufwendig und teuer, wobei trotz dieses Aufwandes nocht nicht einmal ein optimaler Einsatz der tragbaren Einheiten gewährleistet ist

Durch die Begrenzung des Sendebereiches einer tragbaren Einheit auf einen Erfassungsbereich, der kleiner als der Sendebereich der Basisstation ist, und ferner durch die Verwendung von Empfangsstationen in einem Umkreis um die Basisstation, über welche die Funkverbindung von der tragbaren Einheit zur Basisstation möglich ist, kann Ausgangsleistung der tragbaren Einheit so weit verringert werden, daß eine Interferenz mit einer auf derselben Frequenz arbeitenden anderen Übertragungseinheit vermieden werden kann und eine weniger genaue Lokalisierung erforderlich ist

Der Interferenzabstand zweier auf derselben Frequenz arbeitenden Einheiten ergibt sich aus der

nachfolgenden Gleichung

wobei S/l der Interferenzabstand, D der Abstand > zwischen den beiden auf derselben Frequenz arbeitenden Stationen und K eine Kontante ist. Aus dieser Gleichung läßt sich entnehmen, daß eine Verringerung des Erfassungsbereiches der tragbaren Einheit den Wert R verringert, wodurch das Verhältnis des ι ο Nutzsignals zum Interferenzsignal, d. h. der Interferenzabstand, verbessert wird und tragbare Einheiten, die im selben Kanal arbeiten, räumlich näher beieinander betrieben werden können, bevor sich eine gegenseitige Störung ergibt. Aufgrund dieser Tatsache, daß die i> tragbaren Einheiten räumlich näher beieinander arbeiten können, bevor sich eine nennenswerte gegenseitige Beeinflussung ergibt, können die Sendefrequenzen für die tragbaren Einheiten derart zugeordnet werden, daß sich die besten Nachrichtenverbindungen ergeben und die Zufälligkeiten aufgrund einer geographischen Zuordnung nach dem bekannten, vorausstehend erwähnten System ausgeschaltet werden.

Nachfolgend werden die Maßnahmen beschrieben, mit denen die beste Sende- und Empfangsfrequenz für >~> eine tragbare Einheit bstimmt werden kann. Jede Basisstation innerhalb eines vorgegebenen geographischen Bereiches, in welchem Gleichkanal-Überlagerungsstörungen auftreten können, sendet ein Signal auf einer anderen abgehenden Signalfrequenz aus. Jeder Sender einer Basisstation ist ferner in der Lage, Signale in verschiedenen Nachrichtenkanälen auszusenden, die auch als Informations- oder Sprachkanäle bezeichnet werden. Der Empfänger jeder tragbaren Einheit ist automatisch von der Basisstation in dem Bereich auf j> eine der Signalfrequenzen bzw. der Nachrichtenfrequenzen des Sprachkanals abstimmbar, welche von der Basisstation ausgesendet werden. Ferner ist jede tragbare Einheit in der Lage, ein Signal auf einer von der ankommenden Frequenz verschiedenen Signalfrequenz w und Nachrichtenfrequenz des Sprachkanals auszusenden, wobei jeder ankommende Kanal mit einem abgehenden Kanal gepaart bzw. einem solchen zugeordnet wird, so daß ein Duplex-Betrieb möglich ist. Die Empfänger in der Basisstation sowie in den 4> Empfängerstationen sind in der Lage, Signale im Signalkanal zu empfangen, der mit dem abgehenden Signalkanal des Senders der Basisstation im Unterbezirk, in welchem die Empfänger angeordnet sind, gepaart ist Jeder der Empfänger ist ferner in der Lage, w Signale mit den dem Sprachkanal zugeordneten Frequenzen der Gruppe sowohl im ankommenden Sprachkanal als auch im abgehenden zu empfangen, der dem Sender der mit der speziellen Empfängerstation zusammenarbeitenden Basisstation zugeordnet ist «

Im Betrieb senden die Sender der Basisstationen kontinuierlich alle Signalinformationen auf ihrem Signalkanal aus. Die Empfänger der tragbaren Einheiten tasten kontinuierlich die Signalkanäle ab und messen die Feldstärke der empfangenen Signale auf den en verschiedenen Signalkanälen. Die Information über den Signalkanal, in welchem die größte Signalstärke gemessen wird, wird gespeichert Dieser Kanal mit der größten Signalstärke ist in der Regel der Signalkanal, der dem Sender der Basisstation zugeordnet ist, die sich in der größten Nähe von der tragbaren Einheit befindet Wenn z. B. die tragbare Einheit in dem Zählbereich 23a gemäß Fig. la angeordnet ist, wird höchstwahrscheinlich der Signalkanal mit der größten Signalstärke derjenige sein, der dem Sender der Basisstation in dem Zellbereich 21a zugeordnet ist Jedoch können durch Abschirmung oder Interferenz auch Verschiebungen auftreten, so daß der Signalkanal mit der größten Signalstärke auch der Kanal sein könnte, der dem Sender der Basisstation im Zellbereich 61c oder 31a zugeordnet sein könnte.

Wenn die Übertragung von der tragbaren Einheit aus eingeleitet wird, stimmt eine in der tragbaren Einheit vorgesehene Logikschaltung den Sender auf diejenige ankommende Signalfrequenz ab, die mit der mit größter Signalstärke empfangenen Signalfrequenz gepaart ist. Die von der tragbaren Einheit ausgesendeten Signale werden von einem oder mehreren Empfängern in der Basisstation bzw. den Empfängerstationen empfangen, wobei die Signalstärke des einfallenden Signals festgestellt wird, um denjenigen stationären Empfänger zu ermitteln, der das Signal mit der größten Signalstärke empfängt. Für das vorausstehend erwähnte Beispiel würde für eine tragbare Einheit, die im Zellbereich 23a angeordnet ist, das Signal mit der größten Signalstärke höchstwahrscheinlich vom Empfänger in der Empfangsstation des Zellbereiches 23a empfangen werden. Es ist jedoch auch möglich, daß aufgrund von Unregelmäßigkeiten in der Übertragung das Signal mit der größten Signalstärke von einem Empfänger der angrenzenden Zellbereiche, z. B. vom Empfänger der Empfängerstation im Zellbereich 22a empfangen wird.

Wenn der Empfänger im Zellbereich 23a das Signal mit der größten Signalstärke empfängt, veranlaßt die Zentralstation 130, dem Sender der Basisstation im Zellbereich 21a ein Signal auf der abgehenden Signalfrequenz auszusenden, die dem Unterbezirk 20a zugeordnet ist, um die tragbare Einheit automatisch sowohl sende- als auch empfangsseitig auf ein Frequenzpaar abzustimmen, das aus der dem Unterbezirk 20a zugeordneten Frequenzgruppe F2A ausgewählt ist. Zur selben Zeit wird eine Nachrichtenverbindung zwischen der Basisstation des Zellbereiches 21a und dem Empfänger der Empfangsstation des Zellbereiches 23a über eine Leitung aufgebaut. Wenn das Signal der größten Signalstärke vom Empfänger in dem Zellbereich 22a empfangen worden wäre, würde die tragbare Einheit demselben Frequenzpaair aus der Frequenzgruppe F2A zugeordnet werden, jedoch würden die Signale über den Empfänger in der Empfängerstation des Zellbereiches 22a empfangen und zur Empfängerstation des Zellbereiches 21a zur Sicherstellung der besten Übertragungsverbindung übertragen werden, obwohl die tragbare Einheit in dem ZeUbereich 23a lokalisiert ist

Wenn die innerhalb des Zellbereiches 23a lokalisierte tragbare Einheit das Signal mit der größten Signaistärke vom Sender der Basisstation in dem ZeUbereich 61c empfangen hätte, würde die Betriebsfrequenz der tragbaren Einheit auf eine Frequenz der Gruppe F6C abgestimmt werden, welche dem Unterbezirk 60c zugeordnet ist Ferner würde eine Nachrichtenverbindung über Leitung zwischen dem Sender der Basisstation in dem ZeUbereich 61c und dem Empfänger in dem Zellbereich 66c unter der angenommenen Voraussetzung aufgebaut werden. Da der Erfassungsbereich einer tragbaren Einheit annähernd gleich der Größe eines Zellbereiches ist, und da die im Unterbezirk 60c verwendete Frequenz erst wieder in den Unterbezirken 60'c sowie 60"c (siehe F i g. 1) verwendet wird, bereitet die Zuordnung dieser im Unterbezirk 60c vorgesehenen

Frequenz zu einer tragbaren im Unterbezirk 20a arbeitenden Einheit keine Schwierigkeiten bzw. löst keine Überlagerungsstörungen mit den anderen Unterbezirken, z. B. den Unterbezirken 60'coder 60"c, aus, die auf derselben Frequenz arbeiten.

Wenn einer tragbaren Einheit das Frequenzpaar für die Nachrichtenübertragung anfänglich zugeordnet ist, muß der Ort der tragbaren Einheit kontinuierlich überwacht werden, um gegebenenfalls neue Nachrichtenfrequenzen zuzuordnen, wenn die tragbare Einheit in einen anderen Zellbereich übergeht. Diese Lokalisierung wird mit Hilfe einer Gruppe von Empfängern bewerkstelligt, die an den Basisstationen angeordnet sind und alle aktiven Nachrichtenfrequenzen bzw. Sprachkanäle überwachen. Dabei können Richtantennen an. jeder Basisstation Verwendung finden, um die Richtung aes am stärksten einfallenden Signals feststellen zu können. So kann z. B. die Basisstation des Unterbezirkes 30a gemäß F i g. 1 a ein durch sechs radiale Linien angedeutetes Antennenfeld besitzen, das entsprechend sechs Empfangskeulen aufweist, wobei jede Empfangskeule einen Teil des Zellbereiches 31a und einen der äußeren Zellbereiche 32a bis 37a überdeckt In den anderen Unterbezirken werden entsprechende Antennenfelder benutzt, wobei die einzelnen Empfangskeulen einen Teil des zentralen Zellbereiches und einen jeweils äußeren Zellbereich überdecken.

Jede Richtantenne ist entweder mit einer Vielzahl von Empfängern oder mit einem einzigen Empfänger verbunden, der abtastend auf die einzelnen ankommenden Nachrichtenfrequenzen der benachbarten Unterbezirke abgestimmt werden kann. Jeder Empfänger ist mit Einrichtungen zur Feststellung der Signalstärke versehen und ist entweder direkt oder indirekt mit der Zentralstation, z. B. der Zentralstation 130, verbunden. In der Zentralstation wird der Ort der einzelnen tragbaren Einheiten, basierend auf der Signalstärke der empfangenen Signale, bestimmt und der tragbaren Einheit ein entsprechender Sprachkanal zugeordnet, wenn diese von einem Unterbezirk in einen anderen überwechselt

Wenn für den Betrieb angenommen wird, daß eine tragbare Untereinheit sich in dem Unterbezirk 10a befindet, wenn der Ruf ausgelöst wird, dann ist ihr Sprachkanal einer der Frequenzen aus der Gruppe FiA zugeordnet Dieser Sprachkanal aus der Frequenzgruppe FiA wird in der tragbaren Einheit der aktive Sprachkanal und von den Richtempfängern abgetastet, die in den Unterbezirken 10a, 20a, 30a, 40a, 50a, 60a und 70a angeordnet sind. Wenn die tragbare Einheit von dem Unterbezirk 10a gegen den Unterbezirk 20a wandert, nehmen die Signalstärken der von den Antennen im Unterbezirk 10a empfangenen Signale ab, während die Signalstärken der von den Antennen im Unterbezirk 20a empfangenen Signale zunehmen. Die Signalstärke dieser Signale wird in der Zentralstation 130 miteinander verglichen und, sobald die Signalstärke des über die Antenne im Unterbezirk 20a empfangenen Signals die Signalstärke des Ober die Antenne im Unterbezirk 10a empfangenen Signals um einen bestimmten Betrag übersteigt, sendet die Basisstation im Unterbezirk 10a einen Befehl über den Sprachkanal zur tragbaren Einheit aus, um einen neuen Sprachkanal aus der Frequenzgruppe FIA zuzuordnen. Die Zentralstation schaltet ebenfalls automatisch die Leitungsverbindungen von dem Sender und Empfänger der Basisstation in dem Unterbezirk 10a auf den Sender und Empfänger der Basisstation im Unterbezirk 20a um, der nunmehr das Signal mit größter Signalstärke empfängt.

In entsprechender Weise würde das über die Antennen im Unterbezirk 30a empfangene Signal ansteigen, wenn eine tragbare Einheit von Unterbezirk 10a zum Unterbezirk 30a wandern würde und damit eine Umschaltung auf die Frequenzgruppe F3A bewirken. Wenn dagegen die tragbare Einheit nur zwischen Zellbereichen eines Unterbezirkes wandert, z. B. zwischen dem Zellbereich 22a und 23a, dann erfolgt keine Neuzuordnung einer Frequenz, jedoch werden die Leitungsverbindungen zwischen der Empfängerstation in dem Zellbereich 22a auf die Empfängerstation im Zellbereich 23a umgeschaltet. Im Fall der ersten Lokalisierung und Frequenzzuordnung aufgrund der begrenzten Leistung der tragbaren Einheit muß die Lokalität nicht genau eingenommen werden, vielmehr kann eine in einem Unterbezirk arbeitende tragbare Einheit einer Frequenz von einem benachbarten Unterbezirk zugeordnet werden, ohne daß dadurch für den Rest des Systems Überlagerungsstörungen ausgelöst werden.

Um ferner den Schutz vor Überlagerungsstörungen weiter zu verbessern und die Belastung der Betriebsbatterie der tragbaren Einheit zu verringern, sind Einrichtungen vorgesehen, die automatisch das Ausgangssignal kontrollieren.

Diese Einrichtungen zur Einstellung des Ausgangssignals sind auch wirksam, wenn die tragbare Einheit in vertikaler Richtung wandert, um das Ausgangssignal zu verkleinern, wenn der Erfassungsbereich aufgrund einer höheren Lage der tragbaren Einheit vergrößert wird, wie dies z. B. bei der Benutzung einer tragbaren Einheit in den oberen Stockwerken eines hohen Gebäudes der Fall sein würde. Für diese Einstellung des Ausgangssignals ist jeder Empfänger des Systems mit einer Überwachungsschaltung ausgerüstet, die den absoluten Pegel der von der tragbaren Einheit empfangenen Signale feststellt. Wenn das von irgendeinem Empfänger empfangene Signal einen bestimmten Wert übersteigt, der entsprechend den Bedingungen einer guten Nachrichtenverbindung festgelegt ist, wird von dem Sender der Basisstation ein Befehl zur tragbaren Einheit gesendet, der eine Verringerung der Ausgangsleistung in der tragbaren Einheit auslöst, bis das Signal auf den Mindestwert verkleinert ist, der für eine zufriedenstellende Nachrichtenverbindung erforderlich ist

Die automatische Einstellung des Ausgangssignals kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. So kann z. B. vom Sender ein Ton zur tragbaren Einheit übertragen werden, wenn die Leistung zu groß ist, auf den die tragbare Einheit anspricht und die Ausgangsleistung auf den zulässigen optimalen Wert verkleinert Wenn dieser Wert erreicht ist, hört die Basisstation auf, diesen Ton weiter auszusenden. Es kann in der tragbaren Einheit ein dynamisches System vorgesehen werden, das die Ausgangsleistung beim Fehlen dieses Steuertones graduell vergrößert bzw. beim Vorhandensein des Steuertones die Ausgangsleistung graduell verkleinert Damit wird die Ausgangsleistung immer auf einem optimalen Wert gehalten.

Der Organisationsplan des Telefonsystems gemäß der Erfindung macht es möglich, in vorteilhafter Weise das benötigte Frequenzspektrum für die Nachrichtenübertragung beträchtlich zu verringern. Es ist bekannt, daß für herkömmliche FM-Gegensprechsysteme, wie sie bei Polizei und im Geschäftsverkehr

Finden, Kanalbestände von etwa 25 IcHz notwendig sind, um Überlagerungsstörungen durch benachbarte Kanäle zu vermeiden. Dieser 25-kHz-Kanalabstand ist ausgelegt für den Fall, dab ein Empfänger auf einen Kanal unmittelbar neben dem Kanal eines in der Nähe liegenden Senders eingestellt ist und Signale von einem weiter entfernt gelegenen Sender empfangen soll. Dies ist der ungünstigste Zustand, der sich bei einem solchen System ergeben kann. Da dieses bekannte System den großen Kanalabstand auch für Fälle vorsieht, bei denen der Kanal des störenden Senders weit von dem in Benutzung befindlichen Kanal entfernt liegt, werden durch zu große Kanalabstände bei diesem bekannten System unnötig Frequenzen verschwendet In einem organisierten System ergibt sich niemals die Situation, daß eine tragbare Einheit in der Nähe eines auf einem benachbarten Kanal arbeitenden Senders angeordnet ist und gleichzeitig in dem danebenliegenden Kanal mit einem weiter entfernt gelegenen Sender zusammenarbeitet Durch diese geographische Organisation im System können die Aufwendungen und Maßnahmen zur Unterdrückung von Überlagerungsstörungen wesentlich reduziert werden.

Dieses Konzept kann in dem System gemäß F i g. 1 wie folgt verwirklicht werden. Der Kanalabstand benachbarter Unterbezirke in jedem Bezirk braucht nicht mehr als 25 kHz zu betragen, um bei einer Spektrumsbreite von 175 kHz für eine Gruppe von sieben Unterbezirken die erforderliche Gruppe von Kanalgrundfrequenzen zu erhalten. Für die Definition der Gruppe der Kanalfrequenzen ist vorgesehen, daß jeweils ein Kanal aus der Frequenzgruppe FiA bis FTA für einen Unterbezirk eines Bezirks vorgesehen ist, wobei dieser Bezirk die Unterbezirke 10a, 20a, 30a, 40a, 50a, 60a und 70a gemäß F i g. 1 umfaßt. Obwohl die einzelnen Unterbezirke geographisch aneinander anschließen, sind keine Kanalabstände von mehr als 25 kHz erforderlich, da sich die Situation, daß eine tragbare Einheit sich in unmittelbarer Nähe neben einem im Nachbarkanal arbeitenden Sender befindet und ein Signal von einem weiter entfernt gelegenen Sender im Nebenkanal empfangen will, nicht einstellt. Infolgedessen kann der Kanalabstand weniger als 25 kHz betragen. Es mag jedoch in der Praxis vorkommen, daß Kanalbestände von mehr als 25 kHz auftreten, da Kanalabstände von 25 kHz für die Kanäle benachbarter Unterbezirke Verwendung finden. Die geographische Separation der einzelnen Unterbezirke ergibt einen zusätzlichen Schutz gegenüber Lagerungsstörungen, so daß die Kanalabstände wesentlich kleiner als 25 kHz sein können. Wenn beispielsweise drei verschiedene Frequenzgruppen FA, FB und FC verwendet werden und jede die Frequenzen FXA bis F7A, FiB bis FTB und FlC bis FTC umfaßt, ist ein Frequenzabstand von nur einem Drittel von 25 kHz, also etwa 8,33 kHz, ausreichend. Demit ist ein Kanal eines bestimmten Unterbezirkes in einem Bezirk, z. B. des Unterbezirkes 10a, gegenüber dem entsprechenden Kanal in einem entsprechenden Unterbezirk, z. B. dem Unterbezirk 10ö, eines anderen Bezirkes nur um 8,33 kHz verschoben. Der restliche Schutz gegenüber Lagerungsstörungen ergibt sich aus der geographischen Separation zwischen den einzelnen Unterbezirken der verschiedenen Bezirke. Das Ergebnis dieser geographischen Organisation führt dazu, daß 21 Frequenzen für 21 verschiedene Unterbezirke vorhanden sind bei einem Frequenzspektrum von 75 kHz Bandbreite.

Dieselbe grundsätzliche Maßnahme kann für jede beliebige Anzahl von Unterbezirken Verwendun] Finden. Dies wird verwirklicht, indem man zuerst dii Anzahl der Unterbezirke für jeden Bezirk bestimmt um das Frequenzspektrum für die Kanalgrundfrequenzei zuordnet Dann wird das Frequenzspektrum durch dii Anzahl der Unterbezirke in jedem Bezirk dividiert, un den Kanalabstand zwischen den einzelnen Unterbezir ken zu erhalten. Da die Gleichkanal-Überlagerungssto rung zwischen Unterbezirken verschiedener Bezirke dii Grenzen für die praktische Anwendung des System: festlegt, muß die Anzahl der Bezirke mit unterschiedli chen Frequenzen festgelegt werden. Dies kann durcl Messen der Ausbreitungsverhältnisse und durch Be rechnung erfolgen. Wenn einmal die Anzahl de; verschiedenen Bezirke bestimmt ist, kann der Frequenz abstand zwischen den Frequenzen benachbarter Bezir ke bestimmt werden, indem das Spektrum de Kanalgrundfrequenzen durch die Gesamtzahl de Unterbezirke in allen verschiedenen Bezirken dividier wird.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel wird für da: Spektrum der Kanalgrundfrequenzen eine Bandbreit« von 175 kHz benötigt, wobei der Frequenzabstanc zwischen den ^;Jnterbezirken eines Bezirks sich in vorliegenden Fall aus der Division von 175 kHz durcl die Zahl 7 ergibt was einem Frequenzabstand voi 25 kHz entspricht Der Kanalabstand zwischen dei Frequenzen der Unterbezirke verschiedener Bezirk« ergibt sich aus 175 kHz, dividiert durch 21, und is 8,33 kHz. Dabei wird von drei Bezirken mit je el Unterbezirken ausgegangen. Es wurde festgestellt dal dieses auf 21 Unterbezirken beruhende Organisations system zu sehr guten Ergebnissen führt, obwohl aucl andere Systeme möglich sind.

Für die bisherige Diskussion des Organisationsplane! wurde davon ausgegangen, daß die Unterbezirke au: sechseckigen Bereichen bestehen. Derartige gleichför mige Bereiche kommen jedoch nur im Idealzustand vor wenn gleichförmige Übertragungseigenschaften vor handen sind und keine Störungen durch Interferenzei mit anderen Quellen elektromagnetischer Strahlung auftreten. In der praktischen Ausführung variiert dei Erfassungsbereich der Basisstationen und Empfänger Stationen sehr stark in Abhängigkeit von der Umge bung, so daß der Organisationsplan entsprechend der Notwendigkeiten, wie sie aus den Umgebungseinflüsser herleitbar sind, für die Aufstellung der Basisstationei und Empfängerstationen abgeleitet werden muß.

In F i g. 3 ist ein solcher Organisationsplan für einer praktischen Fall dargestellt. Die Bereiche 150,152,154 156 und 158 kennzeichnen Stadtbezirke, wogegen siel der Restbereich aus Landbezirken und Vorstadtbezir ken zusammensetzt. Die verschiedenen Stadtbezirk« sind durch Straßen 160, 162, 164, 166 und 161 miteinander verbunden, wobei der Bereich 152 dei größte und am dichtesten besiedelte Stadtbezirk ist Infolgedessen befindet sich auch in diesem Bereich di< höchste Konzentration bezüglich der Basisstationer und Empfängerstationen, die durch Kreise bzw. Kreuz« gekennzeichnet sind. Der Abstand zwischen der Basisstationen und den Empfängerstationen ist weger der großen Anzahl der Benutzer und der Abschirmung durch hohe im städtischen Bereich vorhandene Gebäu de verhältnismäßig klein. Der Abstand zwischen der Stationen im nichtstädtischen Bereich bzw. im Bereicl der kleinen Städte, wie z. B. im Bereich 156, is wesentlich größer wegen der im Vergleich mit den dichtbesiedelten städtischen Bereich günstigeren Aus

breitungsgeschwindigkeiten. Der Abstand kann auch größer sein wegen der geringeren Besiedlungsdichte, welche eine weniger häufigere Benutzung der Frequenzen ermöglicht Wenn sich die Anzahl der Benutzer in einem Bereich, wie z. B. dem Bereich 156 vergrößert, können weitere Stationen vorgesehen werden. Eine Verständigungsmöglichkeit ergibt sich auch längs der Straßen. So sind z. B. die Straßen 162 und 168 von in der Nähe angeordneten Basisstationen und Empfängerstationen erfaßt, wogegen die Straßen 160 und 164 von den die Stadtbereiche 152 und 150 bedienenden Netzwerken mit versorgt werden.

In F i g. 4 ist ein Zeitdiagramm dargestellt, mit dessen Hilfe die Wirkungsweise des Funk-Telefonsystems gemäß der Erfindung erläutert wird. Aus diesem Zeitdiagramm ist die Folge der auftretenden Ereignisse entnehmbar, wenn ein Ruf an eine tragbare Einheit von einem stationären Telefon aus eingeleitet wird. Die am stationären Telefon gewählte Nummer wird in der Zentralstation 130 empfangen und erzeugt die der gewünschten tragbaren Einheit zugeordnete Adresse. Da das System im allgemeinen keine Möglichkeit bietet, festzustellen, wo die spezielle gerufene tragbare Einheit lokalisiert ist, wird die Adresse der tragbaren Einheit über alle Signalkanäle aller Basisstationen ausgesendet Nach dem Aussenden der Adresse werden Instruktionen übertragen, die eine Antwort bei der angerufenen tragbaren Einheit auslösen. Die tragbare Einheit selektiert automatisch denjenigen Signalkanal, der sich mit dem in größter Signalstärke beaufschlagten Signalkanal paart, für die Rückantwort aus. Diese Folge von Ereignissen ist in der Zeile A gemäß Fig.4 dargestellt. Entsprechend der Zeile B erwidert die tragbare Einheit, indem sie ihre Adresse und ein Bereitschaftssignal auf den. abgehenden Kanal aussendet, der dem ankommenden Kanal zugeordnet ist, in welchem das Signal mit größter Signalstärke empfangen wird. Diese Antwort wird vom System empfangen, wobei dieses anschließend feststellt, welche Empfängerstation das Signal mit größter Signalstärke empfängt. Aufgrund dieser Information kann das System feststellen, in welchem Bereich sich die tragbare Einheit befindet, und kann ferner die Anweisungen über den Signalkanal aussenden, der diesem Bereich zugeordnet ist, um die tragbare Einheit auf die dem Sprachkanal in diesem Bereich zugeordnete Frequenz umzuschalten. Dieser Ablauf ist in Fig.4, Zeile Q dargestellt. Die tragbare Einheit bestätigt den Empfang des Befehls, indem sie ihre Adresse und das Signal »Befehl ausgeführt« auf den zugeordneten Sprachkanal gemäß der Zeile D in F i g. 4 zurücksendet. Wenn das Signal »Befehl ausgeführt« empfangen wird, wird ein Rufsignal zu der tragbaren Einheit gemäß der Darstellung in Zeile E auf den zugeordneter. Sprachkanal übertragen, um den Ruf auszulösen. Beim Inbetriebnehmen des Handapparates der tragbaren Einheit wird ein Signal erzeugt, das die Adresse der tragbaren Einheit und die Inbetriebnahme kennzeichnet, welches zurück zum System gesendet wird, um den Ruf, wie in Zeile Fgemäß F i g. 4 dargestellt, zu beenden.

Die Folge der Ereignisse, um von einer tragbaren Einheit aus einen Ruf auszulösen, ist in F i g. 5 dargestellt. Diese Folge ist weniger komplex, da in einem solchen Fall keine Notwendigkeit besteht, die Adressensignale über den gesamten Bereich auszusenden, in dem tragbare Einheiten lokalisiert sind. Die Folge der auftretenden Ereignisse beginnt gemäß der Zeile A, wenn die tragbare Einheit in Betrieb genommen wird, z. B. durch Abnahme eines Handapparates oder durch Drücken der entsprechenden Betriebstaste. Dabei wird die Adresse der tragbaren Einheit und eine die Zuordnung eines Kanals fordernde Nachricht über den Signalkanal ausgesendet, der mit demjenigen Signalkanal gepaart ist, in welchem das Signal größter Signalstärke festgestellt wurde. Die Kanalanforderung wird im System empfangen, welches feststellt, über welche Empfängerstation das Signal mit größter

ι ο Signalstärke empfangen werden kann, und welche einen der Station in diesem Bereich zugeordneten Sprachkanal gemäß der Zeile Bin F i g. 5 sowie einen Signalkaral der tragbaren Einheit zuordnet Die Kanalzuordnung wird von der tragbaren Einheit bestätigt, indem diese

is ihre Adresse und die Forderung für einen Wählton auf dem zugeordneten Sprachkanal gemäß der DarsteUung in Zeile C der Fig.5 aussendet Die Basisstation erwidert auf dem Sprachkanal, indem sie einen Wählton gemäß der Zeile D in Fig.5 anlegt und damit das System in die Wählbereitschaft bringt Die Wählinformation wird durch Drücken von Knöpfen an der tragbaren Einheit aufgegeben, die die standardisierten Ruftonfrequenzen auslösen. Diese Ruftonfrequenzen werden von dem stationären Leitungsnetzwerk empfangen und in herkömmlicher Weise verarbeitet, um die Rufsignale auszulösen. Entsprechend der bestimmten gewählten Nummer werden die Empfängerstation sowie die Basisstation, welche mit der tragbaren Einheit in Nachrichtenverbindung stehen, an das stationäre

jo Telefonnetz oder an eine andere Basisstation sowie Empfängerstation angeschaltet, um die Nachrichtenverbindung mit der tragbaren Einheit herzustellen.

In den F i g. 6 bis 9 sind Blockschaltbilder dargestellt, aus denen der Aufbau der Basisstationen sowie der tragbaren Einheiten als auch die Zwischenverbindungen und die dafür benötigte Logik hervorgehen. In F i g. 6 ist eine Empfängerstation dargestellt, wie sie z.B. als Empfängerstation 110 gemäß Fig.2 Verwendung finden kann. In einem Hauptoszillator 200 wird eine stabile Bezugsfrequenz für eine Vielzahl von Synthese-Vorrichtungen 202 erzeugt. Jede Synthese-Vorrichtung erzeugt ein Oszillatorsignal für einen der Vielzahl der Empfänger 204, der mit der entsprechenden Synthese-Vorrichtung verbunden ist. Jeder Empfänger wird auf den Empfang von Signalen über den Signalkanal sowie den Sprachkanal entsprechend der Zuordnung zu dem Unterbezirk, in welchem sich die Empfangsstation befindet, abgestimmt. Die Signale werden über eine Antenne 206 empfangen und an einen Mehrfach-Kop-

5n pelverstärker 208 angelegt, der die empfangenen Signale den einzelnen Empfängern 204 zuführt. Die Ausgänge der Empfänger 204 sind mit einer Umschalteinheit 210 verbunden, die die Ausgangssignale von den Empfängern 204 auf Drahtleitungen 209 aufschaltet, die zu den Empfängerstationen und den Basisstationen führen. Ein Empfänger und Detektor 212 für die Signalstärker enthält von jedem der Empfänger 204 eine Information, die die Signalstärker des zugeordneten empfangenen Signals kennzeichnet, und verschlüs-

eo seit diese Information, um ein die Signalstärke kennzeichnendes Signal zu schaffen, das eine Bandbreite aufweist, welche mit der verfügbaren Bandbreite einer Telefonleitung verträglich ist. Die Ausgänge des Empfängers und Detektors 212 für die Signalstärke sind

M mit der Umschalteinheit 210 verbunden, über welche die die Signalstärke kennzeichnenden Signale an eine Datenleitung 211 für die Übertragung zur Basisstation angelegt werden.

ί7

In F i g. 7 ist das Blockdiagramm einer Basisstation dargestellt, wie sie z.B. als Basisstation 102 gemäß Fig.2 Verwendung finden kann. Die Basisstation enthält eine Vielzahl von Empfängern, die den Empfängern der Stationen gemäß Fig. 6 entsprechen. Die Empfänger sind durch die Blöcke 200a, 202a, 204a und 208a gekennzeichnet, die Funktionen entsprechend den Blöcken 200, 202, 204 und 208 gemäß Fig.6 ausführen. Zusätzlich zu der Versorgung der Empfänger 204a mit den lokalen Oszillatorsignalen liefern die Synthese-Vorrichtungen 202a Referenzsignale für eine Vielzahl von Erregerstufen 214, die damit verbunden sind. Jedes Oszillatorsignal, das an einen Empfänger 204a angelegt wird, ist mit einem Begleitsignal gepaart, das an eine der Erregerstufen 214 angelegt wird, um einen kompletten Duplex-Kanal zu schaffen. Die Ausgangssignale der Erregerstufen 214 werden einem gemeinsamen Leistungsverstärker 216 zugeführt, der alle Signale von den Erregerstufen auf ein Niveau anhebt, das für die Übertragung geeignet ist

Wegen des Gesamtaufbaus des Systems, wonach jede tragbare Einheit das Signal mit größter Signalstärke in seinem Bezirk empfängt, ist es zweckmäßig, einen gemeinsamen Leistungsverstärker zu haben, da die erzeugten Intermodulationskomponenten immer kleiner als die Amplitude des gewünschten empfangenen Signals sind. Bei den bekannten Systemen, bei welchen die Sprachkanäle auf der Basis ihrer geographischen Anordnung und nicht auf der Basis der Signalstärke zugeordnet wurden, war diese Beaufschlagung mit dem jeweils das stärkste Signal liefernden Sprachkanal nicht gewährleistet, so daß separate Leistungsverstärker benutzt werden mußten, um die Erzeugung von Intermodulationskomponenten zu verhindern, welche möglicherweise die von den tragbaren Einheiten empfangenen Signale bezüglich ihrer Signalstärke übersteigen.

Das Ausgangssignal des gemeinsamen Leistungsverstärkers 216 wird einer Frequenzweiche 218 zugeführt, die das verstärkte Signal an eine Antenne 220 zur Abstrahlung anlegt Die Frequenzweiche 218 ist ebenfalls mit dem Mehrfach-Koppelverstärker 208a verbunden, um die über die Antenne 220 empfangenen Signale diesem Verstärker zuzuführen.

Das Ausgangssignal des Mehrfach-Koppelverstärkers 208 wird auch an einen Abtastempfänger 222 angelegt, der alle aktiven Sprachkanäle abtastet, um die Ortsinformation über die lokale Verteilung der aktiven tragbaren Einheiten festzustellen, wie vorausstehend erläutert wurde. Der Abtastempfänger 222 wird von einer Synthese-Vorrichtung 224 aus abgestimmt, die mit dem Empfänger verbunden ist und das lokale Oszillatorsignal anlegt. Mit Hilfe einer Abtaststeuerung 226 wird periodisch die Ausgangsfrequenz der Synthese-Vorrichtung 224 geändert, um zu veranlassen, daß der Abtastempfänger 222 alle aktiven Sprachkanäle abtastet. Die abzutastenden Kanäle werden durch Signale festgelegt, die von einer Umschaltsteuerung 228 geliefert werden und auf einem von der Zentralstation 130 gelieferten Signal basieren: Diese Zentralstation überwacht die aktiven Sprachkanäle. Ein Ausgangssignal, z. B. in Form eines Begrenzerstromes oder eines Squelch-Signals, wird an einen logarithmischen Verstärker 230 angelegt, der mit dem Abtastempfänger verbunden ist. Das Ausgangssignal dieses logarithmischen Verstärkers wird der Umschaltsteuerung 228 zugeführt, welche das die Signalstärke kennzeichnende Signal von dem logarithmischen Verstärker 230 zur Zentralstation 130 überträgt, damit diese den Ort der aktiven tragbaren Einheit lokalisiert

Die von den Verstärkern 204a empfangenen, die Signalstärke kennzeichnenden Signale werden an einen Detektor 232 zur Feststellung der Signalstärke angelegt,

' der ebenfalls auch die Information über die Signalstärke von den übrigen Empfängerstationen empfängt Diese

Detektor 232 ermittelt das Signalniveau der einzelnen Signale, welche von den verschiedenen Empfängern in

ίο der Basisstation und den Empfängerstationen empfangen wurden, und erzeugt einen Ton, der den Erregerstufen 214 zugeführt wird, um die Erregerstufe zu modulieren, die dem empfangenen Kanal mit dem höchsten empfangenen Leistungspegel zugeordnet ist Dieser Ton wird über den Kanal ausgesendet, der dem empfangenen Kanal mit dem höchsten Leistungspegel zugeordnet ist, und bewirkt, daß die angesprochene transportable Einheit ihre Ausgangsleistung auf ein annehmbares Niveau absinkt In Fig.8 ist das Blockdiagramm einer Zentralstation 130 dargestellt Die ankommenden Leitungen 131 sind die Verbindungen zu einem stationären Telefonnetzwerk, das über ein Umschaltnetzwerk 232 mit einem Rechner 234 verbunden ist Der Rechner formt die über die Telefonleitun- gen 131 ankommenden Zählimpulse bzw. Zähltöne in die entsprechenden Adressen für die tragbaren Einheiten um, wobei die hierfür benötigten Informationen aus einem Speicher 236 entnommen werden. Diese gespeicherten Informationen enthalten die Adressen

jo aller tragbaren Einheiten in dem erfaßten Bereich und die Adressen anderer Bereiche, mit welchen gelegentlich Nachrichtenverbindungen aufgenommen werden. Die Adressen werden den verschiedenen Basisstationen über Datenleitungen sowie Modulator-Demodulator-

is stufen 238 zugeführt, um das Rufen einr tragbaren Einheit zu ermöglichen. Die Information von den Basisstationen umfaßt Daten, die die Signalstärke der in den Empfängerstationen empfangenen Signale sowie an den Empfängern der Basisstationen kennzeichnen.

Ferner wird die Adressen- und Signalinformation über diese Leitungen 240 empfangen, die von den tragbaren Einheiten ausgesandt wird. Die empfangene Information wird dem Rechner 234 zugeführt, der das Umschaltnetzwerk 232 steuert, um die Telefonleitungen

4^r) 131 mit den geeigneten und zugeordneten Sprachleitungen 242 zu den Basisstationen zu verbinden. An einem Schaltpult 244 sind Einrichtungen vorgesehen, um Adressen in den Speicher eingeben zu können bzw. in diesem löschen zu können, und ferner um in die

■><> Funktionen des Rechners eingreifen zu können.

In Fig.9 ist ein Blockschaltbild einer tragbaren Einheit dargestellt, wie sie z. B. der tragbaren Einheit 132 gemäß Fig.2 entspricht. Der Empfängerteil der tragbaren Einheit enthält mehrere Blocks, die in

w konventioneller Weise aufgebaut sind und einen HF-Empfänger 250, einen ersten Mischer 252, einen ersten ZF-Verstärker 254, einen zweiten Mischer 256 sowie einen Überlagerungsoszillator 258 und ferner einen zweiten ZF-Verstärker 260, einen Diskriminator

w) 262, einen N F-Verstärker 264 und einen Kopfhörer 266 umfassen, die alle in herkömmlicher Weise arbeiten. Der Sendeteil enthält ebenfalls mehrere konventionelle Blöcke, die einen Leistungsverstärker 268, eine Driverstufe 270, eine Dopplerstufe 272 und eine Verdreifacher-

ti^ri stufe 274 enthalten. Eine Antenne 276 ist mit einer Frequenzweiche 278 verbunden, die ihrerseits mit dem H F-Verstärker 250 und dem Leistungsverstärker 268 verbunden ist, um Signale von der Antenne 276, dem

HF-Verstärker 250 einerseits, und andererseits die abzustrahlende Energie von dem Leistungsverstärker ?68 zur Antenne 276 zu übertragen.

Ein Detektor 280 zur Feststellung der Signalstärke ist mit dem zweiten ZF-Verstärker 260 des Empfängers verbunden, um die Signalstärke der empfangenen Signale festzustellen, wenn der Empfänger die Signalkanäle abtastet Die Angaben des Detektors 280 werden einer Überwachungseinheit 282 zugeführt und darin gespeichert Eine Frequenz-Synthesestufe 284 ist mit der Überwachingseinheit 282 und mit der Verdreifacherstufe 274 des Senders verbunden. Die Frequenz-Synthesestufe 284 ist ferner über einen Vervielfacher 286 mit dem ersten Mischer 252 verbunden und Hefen eine Überlagerungsfrequenz für den Empfänger. Die Überwachungseinheit 282 bewirkt, daß die Frequenz-Synthesesiufe ihre Frequenz ändert und den Empfänger veranlaßt, die verschiedenen Signalfrequenzen abzutasten und entsprechend einem geeigneten Befehl, wie vorausstehend beschrieben, die Frequenz de» Senders und Empfängers auf die ankommende Signal- oder Sprachfrequenz abzustimmen, die der Frequenz des mit größter Signalstärke empfangenen Signals zugeordnet ist

Die Überwachungseinheit 282 ist auch mit dem Diskriminator 262 verbunden und empfängt die von den Basisstationen aus gesendeten Töne, welche anzeigen, daß durch die Basisstation oder die Empfängerstat onen Signale zu großer Leistung empfangen werden. Nach dem Empfang eines solchen Tones durch den Diskriminator 262 legt die Überwachungseinheit 282 ein Signal an eine automatische Ausgangssignalsteuerung 290, welche graduell die Ausgangsleistung der Driverstufe 270 verringert, bis die Aussendung des Steuertones aufhört Am Ende der Aussendung des Steuertones beginnt die automatische Ausgangssignalsteuerung 290 die Ausgangsleistung der Driverstufe 270 graduell so lange zu vergrößern, bis erneut einn zu große Leistung festgestellt wird, womit die Steuerungsfolge sich erneut wiederholt

Ein Mikrofon 292 ist mit einem NF-Verstärker sowie einer Schwundsteuerung 294 verbunden, die ihrerseits

ίο eine sprachgesteuerte Sendersteuerung 296 ansteuert Diese Steuerung überwacht das Ausgangssignal des Verstärkers 294 auf das Vorhandensein von Signalen vom Mikrofon 292 bzw. auf das Vorhandensein von Tönen, wie sie vom Tongenerator 298 geliefert werden.

is Die Sendersteuerung schaltet den Sender nur beim Anliegen dieser Signale ein und schaltet den Sender andererseits bei Sprechpausen zum Sparen von Batterieleistung ab.

Die Überwachungseinheit 282 ist auch mit den NF-Verstärkern 264 und 294 verbunden, um diese abzuschalten, wenn kein Ruf empfangen bzw. ausgelöst wird, was durch ein Signal vom Diskriminator 262 oder von einer Betriebstaste 300 aus angedeutet wird. Diese Betriebstaste 300 hat dieselbe Funktion wie der

:■-. Gabelkontakt eines normalen Telefonapparates und schaltet den Sender ein, um seine Adresse auszusenden, wenn ein Ruf durch die tragbare Einheit ausgelöst wird.

Obwohl vorausstehend nur ein Ausführungsbeispiel

zur Verwirklichung der Erfindung beschrieben wurde,

»ι ist es c ffensichtlich, daß auch weitere Ausführungsmöglich ce».en gegeben sind, die im Rahmen des fachmännischen Wissens zur Verwirklichung der Erfindung geeignet sind.

llici/ii 7 Uhiit ZdchiHiimen

Claims

Patentansprüche:

1. Funk-Telefon-Anordnung mit einer Zentralstation und einer Mehrzahl von innerhalb eines vorgegebenen Bereichs beweglichen Telefon-Teilnehmer-Stationen, die jeweils über wenigstens eine Basisstation mit der Zentralstation zu verbinden sind, wobei der Bereich in feste Bezirke unterteilt ist und in jedem Bezirk eine der Basisstationen angeordnet ist, und wobei eine Auswahleinrichtung vorhanden ist, welche für eine Telefon-Teilnehmer-Station diejenige Basisstation zur Kommunikation auswählt, welche die größte Signalstärke gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bezirk (10a; 20a; ...; 70a) in Unterbezirke (12a ... 17a; 22a... 27a;...; 72a... 77a,) unterteilt ist, daß in jedem Unterbezirk eine Satelliten-Basisstation (110, 112,114; 116,118,120; 122,124,126) angeordnet ist, daß die Reichweite jeder Basisstation (102; 104; 106) auf den zugehörigen Bezirk abgestimmt ist, daß die Reichweite jeder Satelliten-Basisstation auf den zugehörigen Unterbezirk abgestimmt ist, daß die Reichweite jeder Telefon-Teilnehmer-Station (132; 134; 136) auf die Größe eines Unterbezirks abgestimmt ist und daß im Grenzbereich zwischen zwei benachbarten Bezirken (z. B. 10a, 20a,) ein Unterbezirk (12a + 25a^ jeweils einen Teil (12a bzw. 25a,)der benachbarten Bezirke (10a, 20a^überlappt

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Satelliten-Basisstation (110, 112, 114; 116, 118, 120; 122, 124, 126) nur mit einem Empfänger ausgestattet ist, der mit einem Sender in wenigstens einer benachbarten Basisstation (102; 104; 106) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Station ein Steuersignalkanal und ein Nachrichtensignalkanal jeweils paarweise zugeordnet sind und daß eine Logikschaltung vorgesehen ist, durch welche zur übertragung eines Nachrichtensignals jeweils derjenige Nachrichtensignalkanal ausgewählt wird, welcher dem Steuersignal mit der größten empfangbaren Signalstärke zugeordnet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Bezirk (10a; 20a;...; 70a) voneinander getrennte Nachrichtensignalkanäle und Steuersignalkanäle vorgesehen sind, die zur Vermeidung von Interferenzen in benachbarten Kanälen unterschiedlich sind.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede bewegliche Telefon-Teilnehmer-Station (132; 134; 136) einen Sender und einen Empfänger hat, daß der Empfänger eine Abtasteinrichtung (282, 284) aufweist, durch welche die Nachrichtensignalkanäle nacheinander abtastbar sind, und daß der Abtasteinrichtung ein Detektor (280) nachgeschaltet ist, durch welchen die Signalstärke der empfangenen Signale feststellbar ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (232) vorgesehen ist, durch welche die Basisstation, die mit der das Signal mit größter Signalstärke empfangenden Satelliten-Basisstation über die Signalfrequenz in Verbindung steht, dazu veranlaßt wird, ein Steuersignal auf der zugeordneten Signalfrequenz zur beweglichen Telefon-Teilnehmer-Station (210) zu übertragen, um einen ankommenden Nachrichtensignalkanal, über welchen das Signal mit größter Signalstärke empfangen wird, einem abgehenden Nachrichtensignalkanal in der beweglichen Telefon-Teilnehmer-Station zuzuordnen.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Telefon-Teilnehmer-Station auf das von der Basisstation empfangene Signal anspricht, um die

ίο Betriebsfrequenz des Senders und des Empfängers der beweglichen Telefon-Teilnehmer-Station entsprechend zu ändern.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede

π Basisstation mit einem Empfänger (204a, 232) versehen ist, der die Signalstärke der von der beweglichen Telefon-Teilnehmer-Station über den Nachrichtensignalkanal empfangenen Signale feststellt

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (222,230,228,130) zum Vergleichen der Signalstärke der über die Nachrichtensignalkanäle in der Basisstation empfangenen Signale vorhanden ist, um die geographische Lage der beweglichen Telefon-Teilnehmer-Stationen festzustellen.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vergleichen der Signalstärke die Amplitude der über jeden Empfänger mit einem bestimmten Pegel empfangenen Signale vergleicht und veranlaßt, daß der Sender (102) der mit einem Empfänger (112) in Verbindung steht, die ein Signal mit einer Amplitude über einen vorgegebenen Pegel empfängt, ein Regelsignal an

r> die bewegliche Telefon-Teilnehmer-Station aussendet, um deren Ausgangsleistung zu verringern.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Empfänger und dem Sender der beweglichen Telefon-Teilnehmer-Sta-

4» tion eine Ausgangssignal-Steuerungseinrichtung (290) verbunden ist, die auf das Regelsignal anspricht, um die Ausgangsleistung des Senders der beweglichen Telefon-Teilnehmer-Station (250, 280 usw.) entsprechend zu verändern.

4")

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch

gekennzeichnet, daß die Basisstationen und die Satelliten-Basisstationen über Telefonleitungen an ein stationäres Telefonsystem angeschlossen sind und daß jede bewegliche Telefon-Teilnehmer-Sta-

^r)(i tion Einrichtungen (298) aufweist, um Wählimpulse zum Anwählen eines Telefonanschlusses im stationären Telefonsystem zu erzeugen.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Telefon-Teil-

T) nehmer-Station ein Mikrofon (292) und eine sprachgesteuerte Regelschaltung (296) umfaßt, die mit dem Mikrofon und dem Sender der beweglichen Telefon-Teilnehmer-Station verbunden ist, um den Sender in Abhängigkeit von über das Mikrofon

M> aufgenommenen Sprachsignalen in Betrieb zu setzen.

14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede bewegliche Telefon-Teilnehmer-Station eine Ab-

h^r> tasteinrichtung (282) aufweist, die eine Frequenz-Synthetisier-Schaltung (284) umfaßt.