DE69402424T2

DE69402424T2 - Verfahren und gerat zum steuern des betriebes einer sender-/empfangeranordnung in einem funkkommunikationsystem

Info

Publication number: DE69402424T2
Application number: DE69402424T
Authority: DE
Inventors: Nils Rydbeck
Original assignee: Ericsson GE Mobile Communications Holding Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2014-07-09
Also published as: JPH09503632A; FI960183A0; JP3461831B2; FI960183L; EP0709002B1; US5778322A; DE69402424D1; WO1995002927A1; EP0709002A1; KR100304238B1; FI112742B

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme und spezieller auf Funkkommunikationssysteme.

Hintergrund der Erfindung

Funkkommunikationssysteme werden in zunehmendem Maße für drahtlose mobile Kommunikation verwendet. Ein Beispiel eines Funkkommunikationssystems ist ein zellulares Telefonsystem. Die Konstruktion und der Betrieb eines analogen zellularen Telefonsystems ist in einem Artikel mit dem Titel "Advanced Mobile Phone Service" von Blecher, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Band VT29, Nr. 2, May 1980, Seiten 238- 244, beschrieben. Das analoge mobile zellulare System wird auch "AMPS"-System genannt.
Das EP-Patent 538 933 an Sharpe et al., mit dem Titel Communications Receiver Employing A Prepaid Identitiy Card, beschreibt einen Kommunikationsempfänger, etwa ein Funkrufgerät, in welchen eine Karte eingesetzt werden kann, um in den Empfänger Betriebsdaten zu laden. Die Daten können einen Funkidentitätscode und vorbezahlte Krediteinheiten umfassen, die von dem Empfänger in dem Umfang gelöscht werden, in dem sie ausgegeben werden. Außerdem können die Daten Frequenz- und Datenrateninformation betreffen, die von dem Empfänger verwendet werden kann, um ihm zu ermöglichen, daß er Nachrichten empfangen kann, die von dem Funkrufsystem übertragen werden.
UK-Patent 2 225 512 an Gillig et al., mit dem Titel Cellular Cordless Telephone, beschreibt ein zellulares schnurloses Telefon, das sowohl mit einer schnurlosen Basisstation, als auch einer zellularen Basisstation und einem zellularen Steuerendgerät arbeitet. Immer, wenn das zellulare, schnurlose Telefon in dem Bereich der schnurlosen Basisstation ist, können Telefongespräche über den schnurlosen Funkkanal durchgeführt werden, oder von den zellularen Funkkanälen an den schnurlosen Funkkanal übertragen werden. Wenn sich das zellulare, schnurlose Telefon danach aus dem Bereich der schnurlosen Basisstation herausbewegt, können Telefongespräche über die zellularen Funkkanäle durchgeführt oder von dem schnurlosen Funkkanal an einen der zellularen Telefonkanäle übertragen werden.
Vor kurzem wurden ebenfalls digitale, zellulare Telefonsysteme vorgeschlagen und unter Verwendung einer TDMA- Architektur (time division multiple axis) realisiert. Von der Electronics Industries Association (EIA) und der Telecommunications Industries Association (TIA) wurden ebenfalls Standards für eine amerikanische digitale, zellulare Architektur (ADC) gesetzt, welche ein analoges und digitales System mit zwei Betriebsmodi ist, das dem EIA/TIA- Dokument IS-54B folgt. Telefone, welche die Zweimodenarchitektur IS-54B realisieren, werden gegenwärtig von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung vermarktet.
In Europa wurden verschiedene Standards für digitale, zellulare Telefonsysteme verkündet. Das europäische digitale zellulare System, auch GSM genannt, verwendet ebenfalls eine TDMA-Architektur. GSM verwendet ebenfalls ein Teilnehmeridentifkationsmodul (SIM), welches mit einem zellularen Telefon entfembar gekoppelt ist, um den Teilnehmer zu identifizieren. Das SIM ist unter Verwendung einer "Smart Card", ebenfalls "Chipkarte" genannt, realisiert, die Information, etwa die Teilnehmernummer, Telefonnummer und Autentifizierungscodes in einem integrierten Chip enthält. Das SIM kann zwischen Telefoneinheiten ausgetauscht werden, so daß der Benutzer das SIM in irgendein kompatibles Telefon einsetzen kann. Zellulare Telefone, die Smart Cards verwenden, sind auch in den US-Patenten 5 091 942 an Dent, 5 134 717 an Soggard Rasmussen, und 5 153 919 an Reeds, III et al. beschrieben. Auch sind CB-Funkgeräte (citizens band) bekannt, welche entfembare Quarze verwenden, um die Oszillatorfrequenz einzustellen.
Vor kurzem wurde vorgeschlagen, das zellulare Telefonsystem zu einem persönlichen Funkkommunikationssystem zu erweitern. Das persönliche Funkkommunikationssystem bietet mobile Sprach-, Digital-, Video und/oder Multimediafunkkommunikation unter Verwendung von persönlichen Funkkommunikationsendgeräten. Somit kann irgendeine Form von Information gesendet und empfangen werden. Persönliche Funkkommunikationsendgeräte schließen ein Funktelefon ein, etwa ein zellulares Telefon, und können andere Komponenten für Sprache, digitale, Video- und/oder Multimediakommunikation einschließen.
Ein persönliches Funkkommunikationssystem schließt wenigstens eine Basisstation ein. Eine Basisstation ist eine Sende-/Empfangseinheit mit niedriger Leistung, welche mit einem persönlichen Funkkommunikationsendgerät, etwa einem zellularen Telefon, über eine beschränkte Entfernung, etwa einige zehn Meter, kommuniziert und elektrisch mit dem herkömmlichen Drahtnetz verbunden ist. Die Basisstation erlaubt dem Besitzer eines persönlichen Funkkommunikations- Endgerätes, direkt auf das Drahtnetz zuzugreifen, ohne das persönliche Funkkommunikationsnetz zu durchlaufen, etwa das zellulare Telefonnetz, dessen Zugriffsraten normalerweise teurer sind. Das persönliche Kommunikationsendgerät kommuniziert automatisch mit dem persönlichen Funkkommunikationsnetz mit den vorhandenen Zugriffsraten, falls es sich außerhalb des Bereiches der Basisstation befindet.
Ein Hauptproblem bei der Realisierung eines persönlichen Funkkommunikationssystems ist die Frequenzüberlappung zwischen dem persönlichen Funkkommunikationsnetz (z.B. dem zellularen Telefonnetz) und der Basisstation. Der Fachmann weiß, daß nur eine beschränkte Anzahl von Frequenzen für Funkkommunikation verfügbar ist. In den Vereinigten Staaten wurden den zellularen Telefonen 832 30kHz breite Kanäle zugewiesen. Innerhalb dieses Spektrums kann jeder regionale Anbieter diese Frequenzen im wesentlichen zuweisen und benutzen, wie es ihm paßt.
In einem persönlichen Funkkommunikationssystem wird angenommen, daß die Übertragung der Basisstation in demselben Erequenzspektrum liegt wie das persönliche Funkkommunikationsnetz. Demgemäß tritt die Möglichkeit der Gleichkanalinterferenz auf, wenn eine Basisstation auf demselben Kanal arbeitet, wie das Netz, das dasselbe Gebiet abdeckt.
Frequenzüberlappung zwischen dem Netz und den Basisstationen kann verhindert werden, wenn dem Netz und den Basisstationen verschiedene Frequenzbänder zugewiesen werden. Jedoch stellt solch ein hybrides System keine effiziente Zuweisung des Frequenzspektrums dar. Außerdem kann ein hybrides persönliches Kommunikationsendgerät teurer und komplizierter sein, weil zusätzliche Schaltkreise erforderlich sein können. Um ein persönliches Funkkommunikationssystem effizient bereitzustellen, ist es demgemäß wünschenswert, Basisstationen zur Verfügung zu stellen, welche in denselben Frequenzbändern arbeiten wie die persönlichen Funkkommunikationsnetze, während Gleichkanalinterferenz vermieden wird.
UN-Patentanmeldung GB-A-2 260 468 offenbart ein persönliches Funkkommunikationssystem, worin ein persönliches Funkkommunikationsendgerät verwendet werden kann, mit entweder der Basisstation eines mikrozellularen Systems (MCS) zu kommunizieren, oder mit einem zellularen, mobilen Telefonsystem (CMTS), abhängig von der Position von der MCS- Basisstation. Das CMTS und das MCS verwendet eine gemeinsame Frequenz, so daß entweder auf das CMTS oder das MCS automatisch zugegriffen werden kann. Dieses Dokument stellt die Grundlage für den Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche dar.

Zusammenfassung der Erfindung

Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes persönliches Funkkommunikationssystem und -verfahren bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein persönliches Funkkommunikationssystem und -verfahren bereitzustellen, worin Gleichkanalinterferenz zwischen dem persönlichen Funkkommunikationsnetz, etwa dem zellularen Telefonnetz, und den Basisstationen reduziert ist.
Diese und andere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß Frequenzanzeigeeinrichtungen vorgesehen werden, bevorzugt eine Smart Card, um darin einen Indikator wenigstens einer Funkübertragungsfrequenz zu speichern. Das persönliche Funkkommunikationsendgerät und/oder die Basisstation ist angepaßt, die Frequenzanzeigeeinrichtung entfembar damit zu koppeln, und das persönliche Funkkommunikationsendgerät und/oder die Basisstation zu steuern, auf einer Frequenz zu arbeiten, die einer Frequenz entspricht, die in der Smart Card gespeichert ist. Weil die Smart Cards von den Betreibern des persönlichen Funkkommunikationssystems ausgegeben werden, können geeignete Frequenzen für die Basisstationen zugewiesen werden, um Gleichkanalinterferenz mit dem persönlichen Funkkommunikationsnetz zu minimieren. Außerdem kann dadurch, daß den Betreibern eines persönlichen Funkkommunikationssystems erlaubt wird, nicht benutzte Frequenzen mittels Smart Cards zu lesen, zusätzliches Einkommen aus diesen Frequenzen erhalten werden.
Bevorzugt speichert gemäß der Erfindung die Frequenzanzeigeeinrichtung (Smart Card) ebenfalls darin einen zweiten Indikator wenigstens eines Leistungspegels, und das persönliche Funkkommunikationsendgerät und/oder die Basisstation arbeiten auf einer Frequenz und einem Leistungspegel entsprechend dem, was in der Smart Card gespeichert ist. Bevorzugt ist die Basisstation angepaßt, die Erequenz- und Leistungspegelanzeigeeinrichtung (Smart Card) entfembar aufzunehmen, und die Übertragungsfrequenz und die Leistung der-Basisstation so zu steuern, daß sie der gespeicherten Frequenz und dem gespeicherten Leistungspegel entspricht. Auch für das persönliche Kommunikationsendgerät, welches mit der Basisstation kommuniziert, ist bevorzugt eine gespeicherte Frequenz und ein gespeicherter Leistungspegel vorgesehen, so daß das Endgerät ebenfalls auf einer Frequenz und einem Leistungspegel überträgt, der/die mit derjenigen/demjenigen der Basisstation verträglich ist.
Alternativ kann die Frequenz- und Leistungspegelanzeigeeinrichtung (Smart Card) innerhalb des persönlichen Funkkommunikationsendgerätes enthalten sein. Wenn Kontakt mit der Basisstation aufgebaut wird, kann das Endgerät dann die Frequenz und den Leistungspegel der Basisstation und des Endgerätes basierend auf einem Leistungspegel und einer Frequenz, die in der Smart Card gespeichert sind, einstellen.
In einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Basisstation für ein Funktelefonnetz betrieben, die Gleichkanalinterferenz mit dem Funktelefonnetz dadurch zu reduzieren, daß die Basisstation elektrisch mit einem Drahttelefonnetz verbunden wird, und durch Empfangen eines Frequenzanzeigesignals, und bevorzugt auch eines Leistungspegelanzeigesignals, von einer bezüglich der Basisstation externen Quelle. Die Sende-/Empfangsvorrichtung der Basisstation wird dann auf einer Frequenz, und bevorzugt auf einem Leistungspegel, entsprechend den empfangenen Frequenz- und Leistungspegelanzeigesignalen betrieben. Bevorzugt werden die Frequenz- und Leistungspegelanzeigesignale durch entfembares Koppeln einer Smart Card, einschließlich einer gespeicherten Anzeige von wenigstens einer Funkübertragungsfrequenz und einem Leistungspegel-, mit der Basisstation empfangen, und Erhalten von Signalen von der gekoppelten Smart Card, die wenigstens eine Funkübertragungsfrequenz und einen Leistungspegel darstellen. Die Basisstation überträgt bevorzugt ein Frequenz- und ein Leistungspegelsignal, basierend auf den gespeicherten Indikatoren, an ein Funktelefon, mit welchem sie kommuniziert, so daß das Funktelefon ebenfalls auf einer Frequenz und einem Leistungspegel arbeiten kann, die/der mit der Basisstation verträglich ist.
In einem anderen Verfahren ist das Funktelefon so ausgebildet, daß eine Smart Card damit entfembar gekoppelt werden kann, wobei die Smart Card wenigstens eine gespeicherte Indikator der Funkübertragungsfrequenz und bevorzugt einen Leistungspegel einschließt. Die Funktelefon-Sende-/Empfangsvorrichtung wird gesteuert, auf einer Frequenz und einem Leistungspegel entsprechend der gespeicherten Frequenz und dem gespeicherten Leistungspegel in der Smart Card zu arbeiten. Das Funktelefon überträgt ebenfalls Signale, welche eine Funkübertragungsfrequenz und bevorzugt einen Leistungspegel darstellen, an die Basisstation, so daß die Basisstation auf diesem Leistungspegel arbeiten kann.
Die Verwendung von Smart Cards zum Speichern von Frequenzund Leistungspegelanzeigen ermöglicht dem Netzbetreiber, Frequenzen für Basisstationen zuzuweisen, welche Gleichkanalinterferenz mit dem Funknetz minimieren. Der Systembetreiber kann ebenfalls zusätzliches Einkommen aus nicht benutzten Frequenzen innerhalb einer Netzzelle dadurch erhalten, daß diese Frequenzen für einen Basisstationsbetrieb innerhalb der Zelle geleast werden. Dadurch wird ein verbessertes persönliches Funkkommunikationssystem und -verfahren bereitgestellt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A und 1B zeigen schematisch ein persönliches Funkkommunikationssystem einschließlich einer Basisstation und eines persönlichen Funkkommunikationsendgerätes, mit Funkkommunikationen zwischen dem Endgerät und der Basisstation, und Funkkommunikationen zwischen dem Endgerät und einem persönlichen Funkkommunikationsnetzwerk.
Fig. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm von Frequenzund Leistungspegelanzeigeeinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Basisstation gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Funkfrequenzsende-/Empfangsvorrichtung einer Basisstation gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist ein schematisches Blockdiagramm eines persönlichen Funkkommunikationsendgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, welches Abläufe in einem persönlichen Fünkkommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Die vorliegende Erfindung wird nun im folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind. Jedoch kann die Erfindung in vielen verschiedenen Weisen ausgeführt werden und ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr dienen diese Ausführungsbeispiele der gründlichen und vollständigen Offenbarung und vermitteln dem Fachmann die Bedeutung der Erfindung.
In Fig. 1A und 1B sind konzeptionelle Diagramme eines persönlichen Funkkommunikationssystems gezeigt. Wie in Fig. 1A gezeigt, schließt ein persönliches Funkkommunikationssystem 100 wenigstens ein persönliches Funkkommunikationsnetz 102 ein, etwa eine zellulare Telefonzelle, um Nachrichten in einem Netzbereich, der mit 104 bezeichnet ist, über eine Zellenantenne 106 zu übertragen und zu empfangen. Das Netz 102 hat auch eine Schnittstelle zu dem Festnetz 108. Es versteht für den Fachmann, daß ein persönliches Funkkommunikationssystem 100 typisch viele persönliche Kommunikationsnetze oder Zellen 102 einschließt, um ein großes Gebiet abzudecken. Immer noch mit Bezug auf Fig. 1A schließt das System 100 ebenfalls eine Basisstation 110 ein. Die Basisstation 110 schließt eine Sende-/Empfangsvorrichtung niedriger Leistung ein, um über die Basisstationsantenne 112 über einen beschränkten Basisstationsbereich 114 typisch in der Größenordnung von einigen zehn Metern zu senden und zu empfangen. Somit kann eine Basisstation für die Übertragung und den Empfang von persönlichen Funkverbindungen zuhause oder im Büro verwendet werden. Die Basisstation 110 ist ebenfalls elektrisch mit dem Festnetz 108 verbunden.
Fig. 1A zeigt des weiteren ein persönliches Funkkommunikationsendgerät 120 für Kommunikation über Funk sowohl mit der Basisstation 110 als auch dem Netz 102 über die Antenne 122. Das persönliche Funkkommunikationsendgerät schließt ein Funktelefon ein, etwa ein zellulares Telefon. Das persönliche Funkkommunikationsendgerät 120 kann ebenfalls beispielsweise eine vollständige Computertastatur und -anzeige einschließen, einen Scanner, und vollständige Grafik- und Multimediafähigkeit.
Wie in Fig. 1A gezeigt, wird, wenn das Endgerät 120 im Bereich 114 der Basisstation 110 ist, automatisch eine Funkverbindung 124 dazwischen aufgebaut. Wie in Fig. 1B gezeigt, wird, wenn sich das Endgerät 120 außerhalb des Bereiches 114 der Basisstation 110 befindet, jedoch innerhalb des Bereiches 104 des Netzes 102, eine neue Funkverbindung 126 mit dem Netz 102 aufgebaut. Wenn der Benutzer relativ nahe an der Basisstation 110 ist (d.h. innerhalb des Hauses oder des Büros), findet somit drahtlose Kommunikation mit der Basisstation statt, so daß das persönliche Funkkommunikationsnetz 102 mit seiner Struktur höherer Rate umgangen wird. Wenn der Benutzer relativ weit weg von der Basisstation 110 ist, findet die Kommunikation mit dem Netz 102 statt.
Es versteht sich für den Fachmann, daß ein vollständiges persönliches Funkkommunikationssystem 100 typisch viele Basisstationen 110, Endge räte 120 und Funknetze (Zellen) 102 einschließt. Ebenfalls ist für den Fachmann klar, daß herkömmliche Verbindungen und Übergabeprotokolle bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können und im folgenden nicht weiter beschrieben werden müssen. Für den Zweck dieser Beschreibung wird angenommen, daß das Spektrum nach IS-54B für zellulare Telefone zugewiesen wird, wie im folgenden in Tabelle 1 gezeigt ist. TABELLE 1
In dem in den Fig. 1A und 1B beschriebenen pesönlichen Funkkommunikationssystem 100 ist es wichtig, daß Gleichkanalinterferenz zwischen der Basisstation 110 und dem Netzwerk 102 vermieden wird. Gemäß der Erfindung wird dem Betreiber des Netzes 102, dem die Nutzung des Frequenzspektrums von einer Regelungsautorität zugewiesen worden ist, erlaubt, Frequenzen und bevorzugt Leistungspegel der Basisstation 110 zuzuweisen. Der Netzbetreiber kann Frequenzen und bevorzugt Leistungspegel der Basisstation 110 zuweisen, um die Gleichkanalinterferenz zu minimieren und das Einkommen aus dem zugewiesenen Frequenzspektrum zu maximieren. Frequenzanzeigeeinrichtungen in Form einer Smart Card, eines entfembaren Speichermoduls oder anderer Berechtigungseinrichtungen sind entfembar mit der Basisstation 110 oder dem persönlichen Funkkommunikationsendgerät 120 verbunden, um Frequenzinformation, und bevorzugt auch Information über den Leistungspegel, bereitzustellen, die für Verbindungen zwischen Endgerät und Basisstation maßgeblich sind.
Fig. 2 zeigt eine Frequenz- und Leistungspegelanzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung. Wie gezeigt, ist die Frequenz- und Leistungspegelanzeigeeinrichtung 200 bevorzugt eine Smart Card 202, auch "Chipkarte" genannt, oder ein anderes Berechtigungsmittel, welches Speichereinrichtungen 208 zum Speichern darin von Anzeigen wenigstens einer Funkübertragungsfrequenz 204 und wenigstens eines Leistungspegels 206 einschließt. Der Speicher 208 ist bevorzugt ein elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur- Lesespeicher (EEPROM), welcher von einer Steuerung 210 gesteuert arbeitet. Eine Vielzahl von elektrischen Kontakten 212a bis 212n der Smart Card, von denen nur drei in Fig. 2 dargestellt sind, ermöglichen die Mitteilung der Frequenzund Leistungspegelindikatoren 204, 206 von der Smart Card 202 nach außen. Es versteht sich für den Fachmann, daß der Speicher 208 auch andere Informationen 214 enthalten kann, beispielsweise Identifikationsinformation, etwa die Teilnehmernummer, die Telefonnummer und Autentifizierungscodes, und/oder andere vorprogrammierte Telefonnummern. Gegenwärtig wird in dem europäischen digitalen, zellularen System (GSM) zum Zwecke der Teilnehmeridentifikation eine Smart Card verwendet. Die GSM- Smart Card wird Teilnehmeridentifikationsmodul (SIM) genannt und wird in internationalen Standards ISO 7816-1, -2 und -3 beschrieben.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, in welchem eine Basisstation 110 Einrichtungen zum entfembaren Koppeln der Frequenz- und Leistungspegelanzeigeeinrichtung 200 damit einschließt. Fig. 3 zeigt eine Aussparung 302 zum entfernbaren Koppeln der Frequenz- und Leistungspegelanzeigeeinrichtung 200 mit der Basisstation 110. Es können jedoch andere entfembare Kopplungsanordnungen vorgesehen sein. Kontakte 212a bis 212n kontaktieren elektrisch entsprechende Kontakte 304a-304n der Basisstation, um Signale von der Smart Card 202 zu erhalten, welche die Frequenz- und Leistungspegelanzeigen 204, 206 darstellen. Es ist klar, daß ebenfalls elektromagnetische, optische oder andere Einrichtungen verwendet werden können, um die Signale von der entfembar gekoppelten Smart Card 202 zu erhalten.
Gemäß der Erfindung verwendet die Basisstation 110 die erhaltene Frequenz bzw. den Leistungspegel 204, 206, um den Betrieb der Basisstation 110 zu bestimmen. Ebenfalls werden Frequenz- und Leistungspegelsignale verwendet, um den Betrieb des persönlichen Funkkommunikationsendgerätes 120 zu steuern, wie im folgenden beschrieben wird. Außerdem wird im folgenden beschrieben, daß das Endgerät 120 gesteuert werden kann, auf derselben Frequenz und demselben Leistungspegel zu arbeiten wie die Basisstation 110. Alternativ kann eine verschiedene Frequenz und Leistungspegel vorgesehen sein. Wenn eine verschiedene Frequenz oder Leistungspegel verwendet wird, kann die Smart Card 202 eine Vielzahl von Frequenzen 204 und Leistungspegel 206 speichern. Alternativ kann die Basisstation 110 oder das Endgerät 120 die zweite Frequenz und Leistungspegel von einer einzelnen, in der Smart Card 202 gespeicherten Anzeige bestimmen. Die Basisstation 110 ist bevorzugt so konfiguriert, daß sie ohne, daß eine Frequenzund Leistungspegelanzeigeeinrichtug 200 damit gekoppelt ist, nicht arbeitet. Somit kann der Netzbetreiber aus der Verwendung der Frequenz Einkommen erzielen, und gleichzeitig verhindern, daß sich Funkverbindungen zwischen der Basis 110 und dem Endgerät 120, und das zellulare Netz stören.
Bezugnehmend wiederum auf Fig. 3 wird der verbleibende Schaltkreis der Basisstation 110 nun beschrieben. Die Konstruktion des verbleibenden Teils der Basisstation 110 ist dem Fachmann bekannt und muß nicht detailliert beschrieben werden. Ein Mikroprozessor 360, beispielsweise ein Zilog Z80 Microcontroller, steuert die Basisstation 110. Eine Funksende-/Empfangsvorrichtung 310 ermöglicht Verbindungen in zwei Richtungen mit dem Endgerät 120 und dem Netz 102 über die Antenne 112. Von der Antenne 112 empfangene Signale werden von der Funksende-/Empfangsvorrichtung 310 heruntergesetzt und an einen Demodulator 315 gegeben. Der Demodulator erzeugt einen Bitstrom, d.h. eine Binärdatensequenz, die die empfangenen Daten darstellt. Der Bitstrom wird dann an den digitalen Empfangssignalprozessor (DSP) 355 gegeben, wo er in ein analoges Audiosignal gemäß Verfahren umgewandelt wird, die dem Fachmann bekannt sind. Das resultierende Analogsignal wird an den Teilnehmerschleifen-Schnittstellenschaltkreis 345 übertragen. Der Schleifenschnittstellenschaltkreis 345 ist ein gewöhnlich verwendeter Schaltkreis, der die Schnittstelle zu dem Festnetz 208 bereitstellt, das auch öffentliches Telefonnetz (PSTN) genannt wird. PSTN 108 ist das gewöhnliche "Drahtleitungs-"Telefonsystem, das beispielsweise von den regionalen Bell Betreibergesellschaften bereitgestellt wird, und kann Kupferdraht, optische Faser oder andere stationäre Übertragungskanäle verwenden.
Noch bezugnehmend auf Fig. 3 wird der Empfangs-DSP 355 von dem Mikroprozessor 360 gesteuert. Der Mikroprozessor 360 stellt Zeitvorgabesignale und Befehle bereit. Betriebsbefehle für den Empfangs-DSP 355 sind typisch in einem elektrisch löschbaren, programmierbaren Nur-Lesespeicher (EEPROM)- 330 enthalten. Ein Flash ROM 335 enthält typisch Anweisungen für den Mikroprgzessor 360 selbst. Diese Anweisungen werden während der Initialisierung in den Mikroprozessor 360 geladen. Der SRAM 325 ist ein statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff, der typisch von dem DSP 355 und dem Mikroprozessor 360 als Vielzweckspeicher für die zeitweilige Speicherung von Information verwendet wird. Ebenfalls sind Energieverwaltungs- und Verteilungsschaltkreise 340 mit dem Mikroprozessor 360 verbunden.
Um zu senden, werden von dem Festnetz 108 empfangene Signale mit dem Sende-DSP 320 mittels eines Schleifenschnittstellen- Schaltkreises 345 gekoppelt. Der Sende-DSP 320 digitalisiert das analoge Signal und wandelt es in einen Bitstrom um, der dann an den Modulator 305 geleitet wird. Die Sendeschaltkreise führen im wesentlichen Funktionen durch, die komplementär zu denen sind, die bereits für die Empfangsschaltkreise beschrieben wurden.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Funksende-/Empfangsvorrichtung 310 der Fig. 3. Wie gezeigt, schließt die Sende-/Empfangsvorrichtung 310 einen Schaltkreis sowohl für den Empfang als auch die Übertragung von Funkfrequenzsignalen ein. Von der Antenne 112 empfangene Signale werden von dem Duplexer 401 an die Empfangsschaltkreise geleitet. Der Duplexer ist ein Filter mit zwei separaten Bandpaßantworten: eine, um Signale in dem Empfangsband durchzulassen, und eine weitere, um Signale in dem Sendeband durchzulassen. In der oben beschriebenen ADC- Architektur sind die Empfangs- und Sendefrequenzen im Abstand von 45 MHz. Der Duplexer 401 erlaubt gleichzeitiges Senden und Empfangen von Signalen.
Nach dem Durchlaufen des Duplexers 401 werden empfangene Signale von einem Hochfrequenzverstärker 402 mit niedrigem Rauschen verstärkt. Der Verstärker hat eine Verstärkung, die gerade ausreichend ist, die zu erwartende Dämpfung in dem Eingangsschaltkreis zu kompensieren. Nach der Verstärkung werden unerwünschte Signalkomponenten von dem Empfangsfilter 403 herausgefiltert. Nach dem Filtern wird das Signal auf eine erste Zwischenfrequenz (IF) dadurch, daß es in dem Mixer 404 mit einem zweiten Signal gemischt wird, das von dem Kanalsynthesizer 415 erzeugt und von einem Filter 414 eines lokalen Oszillators (LO) gefiltert wird, heruntergemischt. Das erste ZF-Signal wird dann von dem Verstärker 405 verstärkt, und von dem ZF-Filter 406 werden unerwünschte Mischprodukte entfernt. Nach dem Filtern wird die erste ZF in dem Mischer 407 auf noch eine weitere, niedrigere Frequenz oder ein zweites ZF-Signal gemischt, wobei ein Signal verwendet wird, das von dem Lokaloszillatorsynthesizer 416 bereitgestellt wird. Das zweite ZF-Signal wird dann von zwei Filtern 408 und 410 gefiltert und von mehrstufigen Verstärkern 409 und 411 verstärkt, um ein ZF-Signal 412 und ein Funksignalstärke-Anzeigesignal 413 (RSSI) zu erhalten. Danach durchläuft es einen Detektionsprozeß, wie er beispielsweise in dem US-Patent 5 048 059 an Dent beschrieben ist, dessen Offenbarung durch Bezugnahme hierin eingeschlossen wird.
Um zu senden, wird von dem Sende-DSP 320 (Fig. 3) ein Datenstrom 419 erzeugt. In der ADC-Architektur ist der Datenstrom als Bursts organisiert, für das Zeitmultiplexen mit anderen Nutzern. Der Referenzoszillator 418 erzeugt eine genaue Frequenz, die als stabile Referenz für die HF- Schaltkreise verwendet wird. Der Ausgang des Oszillators 418 wird durch einen Multiplizierer 421 geleitet, wo eine Frequenzversechsfachung vorgenommen wird. Diese Frequenz wird dann in ein Quadraturnetzwerk 422 geleitet, welches zwei Signale mit gleicher Amplitude erzeugt, die eine Quadraturphasenbeziehen haben, d.h. um 90º versetzt sind. Diese Quadratursignale werden zusammen mit dem Datenstrom 419 in den Modulator 4232 kombiniert, um ein moduliertes Signal zu erzeugen, wie es in einem Artikel mit dem Titel "I and Q Modulators for Cellular Communications Systems", D.E. Norton et al., Microwave Journal, Band 34, Nr. 10, Oktober 1991, Seiten 63-79, beschrieben ist. Das modulierte Signal wird an einen Mischer 424 geleitet, der das Signal auf Hochfrequenz umsetzt. Die genaue Hochfrequenz wird von dem lokalen Oszillatorsignal bestimmt, das von dem Kanalsynthesizer 415 bereitgestellt wird. Das Hochfrequenzsignal wird durch einen gesteuerten Verstärker 425 mit variabler Verstärkung geleitet. Die Verstärkung dieses Verstärkers, die mittels einer Spannung auf einer Sendeleistungssteuerleitung 420 gesteuert wird, bestimmt die auftretende Ausgangsleistung, weil der lineare Leistungsverstärker 427 eine feste Verstärkung hat. Eine Filterung wird von dem Sendefilter 426 durchgeführt.
Gemäß der Erfindung wird ein Frequenzindikator 204, in der Smart Card 202 gespeichert ist, in einen Synthesizerbefehl umgewandelt und auf die Leitung 417 gegeben, um die erforderliche Sende- und Empfangsfrequenz zu erzeugen. Ein in der Smart Card 202 gespeicherter Leistungspegelindikator 206 wird in ein Sendeleistungssteuersignal umgewandelt und auf die Leitung 420 gegeben, um die Sendeleistung zu steuern. Die Umwandlungen werden bevorzugt von dem Mikroprozessor 360 unter Verwendung herkömmlicher Techniken durchgeführt. Operationen, die durchgeführt werden, um die Frequenz und den Leistungspegel einzustellen, werden im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben.
Bezugnehmend nun auf Fig. 5 können auch in dem persönlichen Funkkommunikationsendgerät 120 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, Frequenz- und Leistungspegelanzeigeeinrichtungen 200 verwendet werden, um dessen Frequenz und Leistungspegel zu steuern, und/oder die Frequenz und den Leistungspegel der Basisstation 110 mittels Funkübertragung zu steuern. Die Konstruktion des Endgerätes 120 ist ähnlich der der Basisstation 110 (Fig. 3), außer daß ein Schleifenschnittstellenschaltkreis 345 nicht vorhanden ist. Wenn das Endgerät 120 ein zellulares Telefon ist, schließt es ein Tastenfeld 502 ein, eine Anzeige 504, einen Lautsprecher 506 und ein Mikrofon 508. Um ein persönliches Funkkommunikationsendgerät für den Empfang und die Übertragung von Audio, Video und Daten und/oder Multimediasignalen bereitzustellen, kann das Tastenfeld 502 eine vollständige PC-Tastatur sein, und die Anzeige 504 kann eine große Grafikanzeige sein. Ebenfalls kann ein Scanner 510 vorgesehen sein, ebenso wie andere Vorrichtungen 512, etwa Plattenlaufwerke und Modems. Abgesehen von der Verwendung der Smart Card zum Einstellen von Leistungspegeln und Frequenzen, ist die Konstruktion des Endgerätes 120 dem Fachmann bekannt und braucht hier nicht beschrieben zu werden.
Bezugnehmend nun auf Fig. 6 werden nun Vorgänge zum Steuern der Frequenz und des Leistungspegels eines persönlichen Kommunikationsendgerätes und/oder einer Basisstation basierend auf gespeicherter Frequenz- und Leistungspegelinformation von einer Smart Card beschrieben. Es versteht sich, daß andere Operationen verwendet werden können.
Die Operationen beginnen, wenn im Block 602 Spannung an das Endgerät 120 angelegt wird. Nach der Anlegung von Spannung tastet das Endgerät 120 einen Satz von Steuerkanälen ab, die Basisstationen 110 zugewiesen sind, und bestimmt in Block 606, ob ein Signalpegel oberhalb einer Schwelle erfaßt worden ist. Es versteht sich, daß jeder Basisstation 110 typisch nur einer des Satzes von Steuerkanälen zugewiesen ist. Wenn ein Signalpegel oberhalb der Schwelle erfaßt worden ist, ist das Endgerät 120 innerhalb des Bereiches 114 der Basisstation 110. Wenn ein Signalpegel oberhalb der Schwelle nicht erfaßt wurde, ist das Endgerät 120 nicht innerhalb des Bereiches der Basisstation 110, und es werden Verbindungen mit dem Netz 102 in Block 608 unter Verwendung herkömmlicher Techniken initiiert.
Wiederum unter Bezugnahme auf Block 606 rastet das Endgerät 120, wenn ein Basisstationssteuersignalkanal oberhalb der Schwelle erfaßt wird, in Block 610 auf das stärkste Signal ein. Einmal eingerastet, führt das Endgerät 120 in Block 612 eine Registrierung durch. Ahnlich zellularen Telefonsystemen tritt diese Registrierungsinformation auf einem vorbestimmten Leistungspegel und einer vorbestimmten Frequenz auf, die von dem Steuerkanal abhängt, auf den eingerastet wurde.
Während des Registrierungsvorganges weist die Basisstation 110 das Endgerät 120 an, eine andere Frequenz einzustellen, auf welcher die Basisstation einen Kanal eröffnet und auf einem definierten Leistungspegel sendet. Dieses kann die dieselbe Frequenz und derselbe Leistungspegel sein, die von den Frequenz- und Leistungspegelindikatoren bestimmt werden, oder kann eine verschiedene Frequenz- und Leistungspegel sein. Sobald der Transfer beendet ist, gibt die Basisstation die Steuerkanalfrequenz auf, um zu verhindern, daß ein anderer Benutzer versucht, dieselbe Basisstation zu benutzen.
Gemäß der Erfindung werden die gespeicherten Frequenz- und Leistungspegelindikatoren von der Smart Card 202 erhalten, die bevorzugt entfembar mit der Basisstation 110 gekoppelt ist, die jedoch ebenfalls entfembar mit dem Endgerät 120 gekoppelt sein kann. In Block 616 werden die erhaltenen Frequenz- und Leistungspegel in Signale umgewandelt, die benutzt werden, den Synthesizer 415 und den Verstärker 425 für die Einheit, die entfembar mit der Smart Card gekoppelt ist, einzustellen&sub4; Signale, die eine Frequenz und einen Leistungspegel (dieselbe Frequenz/Leistungspegel oder verschiedene Frequenz/Leistungspegel) darstellen, werden dann in Block 618 zur anderen Einheit übertragen, die die Smart Card nicht enthält. Diese Einheit verwendet die empfangenen Frequenz- und Leistungspegelsignale, um in Block 620 ihren Synthesizer und Verstärker einzustellen. Dann findet in Block 622 eine Kommunikation zwischen der Basisstation 110 und dem Endgerät 120 auf den Frequenzen und Leistungspegeln statt, die in den vorangehenden Operationen eingestellt wurden.
Es ist für den Fachmann klar, daß in der Smart Card 202 für die Basisstation 110 und das Endgerät 120 eine separate Sprachkanalfrequenz und Leistungspegel gespeichert werden kann. Die Leistungspegel können für die Basisstation und das Endgerät verschieden sein, wenn die Basisstation beispielsweise eine größere Antenne hat oder einen empfindlicheren Empfänger. Ebenso wird in Betracht gezogen, daß die Frequenzen verschieden sind, weil in einer Duplex- Sende-/Empfangsvorrichtung das Endgerät und die Basisstation normalerweise nicht auf denselben Frequenzen senden oder empfangen. Alternativ kann eine einzelne Frequenz und Leistungspegel gespeichert werden, und eine zweite Frequenz und Leistungspegel kann von der einzelnen Frequenz und Leistungspegel bestimmt werden.
Demgemäß kann der Netzbetreiber eine Frequenz- und Leistungspegelanzeigeeinrichtung, etwa eine Smart Card, verwenden, um Frequenzen und Leistungspegel von Verbindungen zwischen Basisstation und Endgerät zuzuweisen. Durch Zuweisen der Frequenz und des Leistungspegels von Verbindungen zwischen Basisstation und Endgerät wird Gleichkanalinterferenz innerhalb einer Netzzelle reduziert und der Netzbetreiber erhält zusätzliches Einkommen aus dem lizensierten Frequenzspektrum für die Basisstation.
In den Zeichnungen und der Spezifikation wurden typische bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart, und obwohl spezielle Begriffe verwendet werden, werden sie lediglich in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn verwendet, und nicht zum Zweck der Beschränkung. Der Umfang der Erfindung wird in den folgenden Ansprüchen angegeben.

Claims

1. Persönliches Funkkommuniktionssystem (100), mit einem zellularen Netz (102) einschließlich einer Vielzahl von Zellen (104), von denen jede über einen Satz von zugewiesenen Frequenzen kommuniziert; einem persönlichen Funkkommunikationsendgerät (120) einschließlich erster Funksende-/Empfangseinrichtungen; einer Basisstation (110), die elektrisch mit einem Telefonfestnetz (108) verbunden ist und zweite

Funksende-/Empfangseinrichtungen zum Kommunizieren mit den ersten Funksende-/Empfangseinrichtungen einschließt, wobei die Basisstation innerhalb einer ersten der Vielzahl von Zellen mit einem ersten Satz von zugewiesenen Frequenzen lokalisiert ist, wobei die erste Sende-/Empfangseinrichtung mit der ersten der Vielzahl von Zellen unter Verwendung des ersten Satzes von zugewiesenen Frequenzen kommuniziert, wenn das persönliche Funkkommunikationsendgerät innerhalb der ersten der Vielzahl von Zellen und relativ weit weg von der Basisstation ist, und mit der ersten

Funksende-/Empfangseinrichtung kommuniziert, wenn das persönliche Funkkommunikationsendgerät relativ nahe an der Basisstation ist, unter Verwendung von wenigstens einer Funkübertragungsfrequenz, die aus dem Satz von Frequenzen gewählt ist, die der Vielzahl von Zelten in dem zellularen Netz zugewiesen sind, jedoch verschieden ist von dem ersten Satz von zugewiesenen Frequenzen, gekennzeichnet durch

Frequenzeinstelleinrichtungen (200), zum entfembaren Koppeln an wenigstens die innerhalb der ersten der Vielzahl von Zellen lokalisierte Basisstation oder das persönliche Funkkommunikationsendgerät, wobei die Frequenzeinstelleinrichtungen darin Einstellungen der wenigstens einen Funkübertragungsfrequenz speichern;

Einrichtungen zum Empfangen von Signalen von den entfembar gekoppelten Frequenzeinstelleinrichtungen, die die wenigstens eine Funkübertragungsfrequenz darstellen; und

Einrichtungen zum Steuern der ersten Sende-/Empfangseinrichtungen, mit der Basisstation unter Verwendung der wenigstens einen Funkübertragungsfrequenz zu kommunizieren.

2. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzeinstelleinrichtung (200) eine Smart Card (202) ist.

3. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das persönliche Funkkommunikationsendgerät (120) ein Funktelefon umfaßt.

4. Persönliches Funkkommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktelefon ein zellulares Telefon ist.

5. Persönliches Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, worin das persönliche Funkkommunikationsendgerät (120) ein zellulares Telefon umfaßt, und das persönliche Funkkommunikationsnetz (102) ein zellulares Telefonnetz ist.

6. Basisstation (110) zum Arbeiten in einem zellularen Netz einschließlich einer Vielzahl von Zellen (104), von denen jede über einen Satz von zugewiesenen Frequenzen kommuniziert, wobei die Basisstation Einrichtungen einschließt zum elektrischen Verbinden der Basisstation mit einem Telefonfestnetz (108), wobei die Basisstation innerhalb einer ersten der Vielzahl von Zellen mit einem ersten Satz von zugewiesenen Frequenzen lokalisiert ist, und die Basisstation Funksende-/Empfangseinrichtungen einschließt, die unter Verwendung einer Frequenz arbeiten, die von den Sätzen von Frequenzen gewählt ist, die der Vielzahl von Zellen in dem zellularen Netz zugewiesen sind, die jedoch verschieden ist von dem ersten Satz von zugewiesenen Frequenzen, wobei die Basisstation gekennzeichnet ist durch:

Einrichtungen zum Empfangen eines Frequenzeinstellsignals, das außerhalb der Basisstation erzeugt wird; und

Einrichtungen, die auf das externe Frequenzeinstellsignal ansprechen, um die Sende-/Empfangseinrichtungen auf einer Frequenz entsprechend dem empfangenen Frequenzeinstellsignal zu betreiben.

.7. Basisstation (110) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzeinstellsignal- Empfangseinrichtung umfaßt:

Einrichtungen zum entfembaren Koppeln von Frequenzeinstelleinrichtungen (200), einschließlich einer gespeicherten Einstellung von wenigstens einer Funkübertragungsfrequenz; und

Einrichtungen zum Erhalten von Signalen von der gekoppelten Frequenzeinstelleinrichtung, die die wenigstens eine Funkübertragungsfrequenz darstellen, wobei die wenigstens eine Funkübertragungsfrequenz gewählt ist von den Sätzen von Frequenzen, die der Vielzahl von Zellen in dem zellularen Netz zugewiesen sind, jedoch verschieden ist von dem ersten Satz von zugewiesenen Frequenzen.

8. Basisstation (110) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzeinsteilsignal- Empfangseinrichtung Einrichtungen zum Empfangen eines Funksignals von einem Funktelefon umfaßt, entsprechend dem Frequenzeinstellsignal.

9. Basisstation (110) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die entfembare Kopplungseinrichtung Einrichtungen zum entfembaren Koppeln einer Smart Card (202) einschließlich der gespeicherten Einstellung von wenigstens einer Funkübertragungsfrequenz umfaßt.

10. Basisstation (110) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die

Frequenzsignalempfangseinrichtung Einrichtungen zum Empfangen eines Frequenzeinstellsignals und eines Leistungspegeleinstellsignals umfaßt, die außerhalb der Basisstation erzeugt werden; und die Betriebseinrichtung ferner Einrichtungen zum Betreiben der Sende-/Empfangseinrichtungen auf einer Frequenz und einem Leistungspegel entsprechend den empfangenen Frequenz- und Leistungspegeleinstellsignalen umfaßt, wobei die empfangene Frequenz gewählt ist von den Sätzen von zugewiesenen Frequenzen und verschieden ist von dem ersten Satz von zugewiesenen Frequenzen, so daß Frequenzinterferenz zwischen den Sende-/Empfangseinrichtungen und dem zellularen Netz reduziert wird.

11. Verfahren zum Betreiben eines persönlichen Funkkommunikationssystems (100) mit einem zellularen Netz (102) einschließlich einer Vielzahl von Zellen (104), von denen jede über einen Satz von zugewiesenen Frequenzen kommuniziert; einem persönlichen Funkkommunikationsendgerät (120) einschließlich erster Funksende-/Empfangseinrichtungen; einer Basisstation (110), die elektrisch mit einem Telefonfestnetz (108) verbunden ist und zweite

Funksende-/Empfangseinrichtungen zum Kommunizieren mit den ersten Funksende-/Empfangseinrichtungen einschließt, wobei die Basisstation innerhalb einer ersten der Vielzahl von Zellen mit einem ersten Satz von zugewiesenen Frequenzen lokalisiert ist, und die erste Sende-/Empfangseinrichtung mit der ersten der Vielzahl von Zellen unter Verwendung des ersten Satzes von zugewiesenen Frequenzen kommuniziert, wenn das persönliche Funkkommunikationsendgerät innerhalb der ersten der Vielzahl von Zellen und realtiv weit weg von der Basisstation ist, und mit den ersten

Funksende-/Empfangseinrichtungen kommuniziert, wenn das persönliche Funkkommunikationsendgerät relativ nahe an der Basisstation ist, unter Verwendung von wenigstens einer Funkübertragungsfrequenz, die gewählt ist von den Sätzen von Frequenzen, die der Vielzahl von Zellen in dem zellularen Netz zugewiesen sind, die jedoch verschieden ist von dem ersten Satz von zugewiesenen Frequenzen, gekennzeichnet durch

Bereitstellen von Frequenzeinstelleinrichtungen (200), um entfembar an wenigstens die innerhalb der ersten der Vielzahl von Zellen lokalisierte Basisstation oder das persönliche Funkkommunikationsendgerät zu koppeln, wobei die Frequenzeinstelleinrichtung darin Einstellungen der wenigstens einen Funkübertragungsfrequenz speichert;

Erhalten von Signalen von der entfembar gekoppelten Frequenzeinstelleinrichtung, die die wenigstens eine Funkübertragungsfrequenz darstellen; und

Steuern der ersten Sende-/Empfangseinrichtungen, mit der Basisstation unter Verwendung der wenigstens einen Funkübertragungsfrequenz zu kommunizieren.