Ein ähnliches Subsystem und ein ähnliches Verfahren sind aus der internationalen Patentanmeldung WO 94/19877 bekannt. In dieser Anmeldung wird ein Subsystem in einem Mobilfunknetz gezeigt, welches eine ortsfeste Basisstation, eine Zwischen- station und mehrere Mobilstationen aufweist, wobei die orts- feste Basisstation mit einem externen Telekommunikationsnetz in Verbindung steht und über eine Sende/Empfangsantenne mit einer Mobilstation verbunden ist. Entsprechend ist auch aus dieser Schrift ein Verfahren zur Kommunikation in einem Sub- system eines Mobilfunknetzes oder eines drahtgebundenen Kom- munikationsnetzes bekannt, wobei in dem aus mehreren Elemen- ten bestehenden Subsystem die Basisstation eine Verbindung zu einem Mobilfunknetz und gegebenenfalls einem Festnetz auf- rechterhält und diese Verbindung an die mindestens eine Mo- bilstation weiterleitet Bei diesem bekannten Subsystem zeigt sich das Problem, daß eine einzige Basisstation nicht in der Lage ist ein größeres Gebäude gegebenenfalls mit mehreren Stockwerken oder auch ei- nen Gebäudekomplex mit mehreren Einzelgebäuden und Freiflä- chen so abzudecken, daß von allen Stellen eine gute Verbin- dung zwischen Mobilstation und Basisstation aufgebaut werden kann.

Es wird weiterhin auf die nachveröffentlichte Patentanmeldung DE 198 20 760 A1 der Anmelderin hingewiesen, die das Problem der ausreichenden Abdeckung löst. In dieser Schrift wird ein Breitband-Kommunikationssystem mit mehreren Schnurlos-Kommu- nikationsgeräten gezeigt, welche über Zwischenstationen mit dem Telefonnetz verbunden sind, wobei die Zwischenstationen am Stromversorgungsnetz hängen und über dieses miteinander kommunizieren.

Ein derartiges System beinhaltet allerdings nachteilig, daß jede Zwischenstation an ein gemeinsames Stromversorgungsnetz angeschlossen sein muß, um miteinander kommunizieren zu kön- nen. Insbesondere bei größeren Gebäudekomplexen können hier- bei Probleme auftreten, da die Verbindungswege über bestehen- de Stromleitungen sehr lang ausfallen können. Diese wird zu- sätzlich erheblich erschwert, wenn die Stromverbindung der einzelnen Gebäude nur über Transformatorstationen der öffent- lichen Stromversorgungsunternehmen bestehen. Sind die Strom- kreise der unterschiedlichen Gebäude oder des einen Gebäudes nicht an der gleichen, von meist drei möglichen Phasen, ange- schlossen, ergeben sich zusätzlich Probleme bei der Kommuni- kationsübertragung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein hausinternes Subsy- stem in einem Mobilfunknetz und/oder einem drahtgebundenen Kommunikationsnetz und ein Verfahren zur Kommunikation in ei- nem Subsystem eines Mobilfunknetzes und/oder eines drahtge- bundenen Kommunikationsnetzes zu beschreiben, das auch in größeren Gebäuden und Gebäudekomplexen einschließlich der zu- gehörigen Freianlagen eine befriedigende Sende/Empfangs-Ab- deckung der Mobilstationen bereitstellt.

Diese Aufgabe wird sowohl durch die Merkmale des Anspruches 1, als auch durch die Merkmale des ersten Verfahrensanspru- ches gelöst.

Demgemäß schlagen die Erfinder ein hausinternes Subsystem in einem Mobilfunknetz und/oder einem drahtgebundenen Kommunika- tionsnetz vor, welches aus einer ortsfesten Heim-Basissta- tion, mindestens einer Zwischenstation (Repeater) und minde- stens einer Mobilstation besteht, wobei die ortsfeste Heim- Basisstation mindestens ein Verbindungsmittel zu einem exter- nen Telekommunikationsnetz und mindestens eine Sende/Emp- fangsantenne zur internen Verbindung mit der mindestens einen Zwischenstation aufweist, die mindestens eine Zwischenstation über mindestens ein Verbindungselement zur Verbindung entwe- der mit der Heim-Basisstation oder einer weiteren Zwischen- station und mindestens eine Sende/Empfangsantenne zur Verbin- dung entweder mit der mindestens einen Mobilstation oder ei- ner weiteren Zwischenstation verfügt und die mindestens eine Mobilstation eine Sende/Empfangsantenne zur Kommunikation mit dem Mobilfunknetz oder einer Zwischenstation hat, wobei alle Elemente des Subsystems Mittel aufweisen, welche die Auftei- lung der Systemressourcen zwischen der Heim-Basisstation, der mindestens einen Zwischenstation und der mindestens einen Mo- bilstation selbständig organisieren. Die Funktion der Selbst- organisation wird weiter unten noch erläutert.

Es wird darauf hingewiesen, daß in dieser Schrift der Begriff "hausintern"im Zusammenhang mit dem Subsystem im Sinne des, in der Fachwelt allgemein verwendeten Begriffes"residential" verwendet wird und zur Unterscheidung von zu den"public"- Systemen gebraucht wird.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Subsystems wird vorgeschlagen, daß die Mittel zur Selbstorga- nisation mindestens aus einem Algorithmus zur selbständigen Aufteilung der Systemressourcen zwischen der Heim-Basissta- tionen, der mindestens einen Zwischenstationen und der minde- stens einen Mobilstation vorhandenen Zwischenverbindungen be- stehen, wobei jedes Element des Subsystems die Systemressour- cen nach dem gleichen Algorithmus selbständig belegt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die oder das Verbindungsmittel der Heim-Basisstation eine Sen- de/Empfangseinheit zu drahtlosen Kommunikation mit einem Mo- bilfunknetz und/oder einen drahtgebundenen Anschluß an ein festes Telekommunikationsnetz sind/ist.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Subsystems verläuft bei mindestens einer Verbindungslinie die Kommunikation von der Heim-Basisstation zu einer Mobilstation über mindestens eine Zwischenstation oder über mehrere mit- einander kommunizierende Zwischenstationen.

Als untereinander aufzuteilende Systemressourcen können bei- spielhaft unterschiedliche Frequenzen und/oder unterschiedli- che Zeitschlitze und/oder unterschiedliche CDMA-Codes = Code Division Multiple Access) angesehen werden.

Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung notwendig, daß jede Mobilstation, jeder Repeater und die Heim-Basisstation über jeweils eine PIN (PIN = Persönliche Identifikationsnummer) verfügen und die Zwischenstationen und/oder die Heim-Basis- station über ein Mittel zur Unterscheidung von zugangsberech- tigten und von nichtzugangsberechtigten Mobilstationen ver- fügt. Vorteilhaft kann das Mittel zur Unterscheidung von zu- gangsberechtigten und von nichtzugangsberechtigten Mobilsta- tionen auch über einen Datenspeicher verfügen, der die PIN von zugangsberechtigten Mobilstationen enthält.

Bezüglich der Verbindung des Subsystems zum Mobilfunknetz und zu der oder den Mobilstationen kann vorteilhaft für das Mo- bilfunknetz die FDD-Methode (FDD = Frequency Division Duplex) und innerhalb des Subsystems die TDD-Methode (TDD = Time Di- vision Duplex) verwendet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Subsystems besteht darin, daß die mindestens eine Zwischen- station über Mittel zur Ausführung einer Übergabe und/oder

Übernahme der Mobilstation (Handover) zu/von der Heim-Basis- station und/oder zu/von einer anderen Zwischenstation ver- fügt. Hierdurch kann sich eine Mobilstation innerhalb des Ab- deckungsbereiches des Subsystems frei bewegen, während die Verbindung der Mobilstation je nach Standort über unter- schiedliche Verbindungswege und Zwischenstationen verläuft, beziehungsweise zwischen unterschiedlichen Zwischenstationen und Verbindungswegen umgeschaltet wird.

Eine andere, weitergehende Ausgestaltung des Subsystems be- steht darin, daß die mindestens eine Zwischenstation über Mittel zur Ausführung einer Verbindungsübergabe und Verbin- dungsübernahme der Mobilstation (Handover) zwischen dem Mo- bilfunknetz und den Zwischenstationen verfügen. Hiermit wird eine weiter verbesserte Beweglichkeit der Mobilstationen er- reicht, da nun auch ein problemloser Übergang zwischen einer internen Verbindung im Subsystem zur externen Verbindung in das Mobilfunknetz ermöglicht ist, ohne daß der Nutzer von diesem Vorgang in seiner Kommunikation gestört wird.

Das oben beschriebene Subsystem kann beispielhaft dem GSM- Netz (GSM = Global System for Mobile Communications) und/oder dem UMTS-Netz (UMTS = Universal Mobile Telecommunication Sy- stem) zugeordnet sein. Ebenso kann das Subsystem bezüglich des Festnetzanschlusses dem ISDN-Netz (ISDN = Integrated Ser- vices Digital Network), dem PSTN-Netz (PSTN = Public Switched Telephone Network), dem Stromversorgungsnetz/Powerline-Netz und/oder dem xDSL/ADSL-Netz (xDSL = allgemeiner Oberbegriff für Digital Subscriber Line, ADSL = Asymmetric Digital Sub- scriber Line) zugeordnet sein.

Erfindungsgemäß wird die oben gestellte Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Kommunikation in einem Subsystem eines Mo- bilfunknetzes und/oder eines drahtgebundenen Kommunikations- netzes gelöst, wobei in dem Subsystem, das aus mehreren Ele- menten besteht, die eine Heim-Basisstation, mindestens eine Zwischenstation und mindestens eine Mobilstation enthalten,

die Heim-Basisstation eine Verbindung zu einem Mobilfunknetz und gegebenenfalls einem Festnetz aufrechterhält und diese Verbindung mit Hilfe der mindestens einen Zwischenstation an die mindestens eine Mobilstation weiterleitet und die minde- stens eine Zwischenstation selbsttätig die Ressourcenauftei- lung übernimmt. Diese selbständige Ressourcenaufteilung stellt eine Selbstorganisation des Systems dar, deren Funkti- on später noch erläutert wird.

Zur möglichen Ressourcenaufteilung wird zumindest die Auftei- lung der benutzten Frequenzen und/oder des verwendeten Zeit- schlitzes und/oder des CDMA-Codes (CDMA = Code Division Mul- tiple Access) gezählt.

Vorteilhafterweise beginnt bei dem bezeichneten Verfahren ausschließlich dasjenige Element (Mobilstation oder Basissta- tion), welches den logischen Verbindungsaufbau initiiert, mit der selbständigen Belegung der Ressourcen (Aufbau/Abbau der Datenkanäle) zwischen sich selbst und dem nächsten Verbin- dungselement der logischen Verbindungskette. Falls eine oder mehrere Zwischenstationen in der logischen Verbindungslinie liegen, nimmt die jeweilige Zwischenstation den Kanalaufbau zum nächsten Element einschließlich selbständiger Ressourcen- belegung vor.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorge- schlagen, daß eine Zwischenstation mehrere Mobilstationen gleichzeitig bedient. Dies kann beispielsweise geschehen, in- dem die Zwischenstation (en) auf mehreren Frequenzen gleich- zeitig arbeiten, oder jeder Mobilstation ein oder mehrere Zeitschlitze in aufeinanderfolgenden Zeitrahmen zugeteilt werden.

Eine vorteilhafte Möglichkeit, die vorhandenen Systemressour- cen aufzuteilen, kann darin bestehen, daß die Zwischenstation auf einer bestimmten, vordefinierten Ressource (Frequenz, Code, Zeitschlitz), z. B. auf einem BCCH (Broadcast Control

Channel), oder in einem bestimmten freien Zeitschlitz eine Liste der bereits belegten Ressourcen aussendet. Auf diese Weise ist einer potentiel verbindungsinitiierenden Mobilsta- tion bekannt, welche Ressourcen derzeit nicht belegt werden dürfen.

Das oben bezeichnete Verfahren kann vorteilhaft beispielswei- se für einen aus dem Festnetz und/oder Mobilfunknetz initi- ierten Verbindungsaufbau (incoming call) und/oder für einen vom Subsystem initiierten Verbindungsaufbau (outgoing call) durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß besteht auch ebenso vorteilhaft die Möglich- keit der Anwendung des oben näher beschrieben Verfahrens in- nerhalb des Subsystems bei"Hand over"-Prozeduren zwischen den verschiedenen Zwischenstationen und/oder zwischen einer Zwischenstation und der Basisstation.

Der oben erwähnte Begriff der Selbstorganisation bezüglich der Ressourcenaufteilung bezeichnet einen Suchalgorithmus, der jeweils von Basisstation, Zwischenstation und/oder Mobil- station ausgeführt wird und der die jeweils freien Systemres- sourcen-die meist aus Frequenz-, Code-, Zeitschlitzindizes bestehen-anhand eines Qualitätskriteriums (z. B. RSSI = Ra- dio Signal Strength Indication = Empfangsfeldstärkemessung, Prüfung der CRC-Bits) bewertet, in welchem Maße die Ressour- cen gestört oder belegt sind, und aufgrund eines periodisch aufgefrischten look-up table (über Frequenz-, Code-, Zeit- schlitzindex) entscheidet, welche Ressource für die Daten- übertragung benutzt wird.

Ein beispielhafter Algorithmus kann wie folgt aussehen : 1. Periodische Messung der Empfangsqualität (anhand RSSI oder CRC = Cyclic Redundancy Check) und Speicherung in einer elektronischen Tabelle (look-up table).

2. Suche nach der"besten"freien Ubetragungsressource im look-up table.

3. Entscheidung zum Belegen einer bestimmten Ressource.

Wird nun ein Datenpaket fehlerhaft empfangen, so kann durch ein entsprechendes ARQ-Verfahren (ARC = Automatic Repeat on Request) eine erneute Übertragung des Datenpakets erfolgen.

Eine weitere Verbesserung und Optimierung, die vor allem bei hohem Verkehrsaufkommen zum Tragen kommt, kann darin beste- hen, daß die Zwischenstation über den BCCH den Mobilstationen mitteilt, welche Ressourcen bereits belegt sind bzw. welche Ressourcen nicht belegt werden dürfen. Damit werden Störungen vermieden (z. B. der gleichzeitige Versuch zweier Mobilstatio- nen auf dieselbe Ressource zuzugreifen).

Weitere Ausgestaltungen, zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und aus den Unteransprüchen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachste- hend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung soll nachfolgend, anhand der Zeichnung, näher erläutert werden.

Figur 1 : Erfindungsgemäßes Subsystem für einen Gebäudekom- plex, Figur 2 : Weitere Variante eines Subsystem mit anderer Repea- ter-Aufteilung.

Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Subsystem mit seinen Elementen in einem Gebäudekomplex mit vier Gebäudetei- len A-D. Im Gebäudeteil A befindet sich eine Heim-Basissta-

tion 3, welche über eine externe Sende/Empfangsantenne 4 mit einem Mobilfunknetz 1 verbunden ist. Bei dem Mobilfunknetz kann es sich beispielsweise um ein GSM-, UMTS-Netz oder ein sonstiges Mobilfunknetz handeln. Weiterhin ist die Basissta- tion über eine Drahtleitung 22 an einem Festnetz, z. B. dem ISDN-, PSTN-Netz oder einem sonstigen festverdrahteten Kommu- nikationsnetz 2 angeschlossen. Für die interne Kommunikation verfügt die Heim-Basisstation 3 über eine Sende/Empfangs- antenne 5, mit der sie Verbindung zu den sonstigen im Gebäu- deteil A befindlichen Mobilstationen 17 und Zwischenstationen 7 und 8 aufnehmen kann.

Die Zwischenstation 8 weist je eine im Gebäudeteil A und im Gebäudeteil B befindliche Sende/Empfangsantenne 12 und 13 auf. Im Gebäudeteil B befindet sich weiterhin eine Sende/Emp- fangsantenne 14 der Zwischenstation 9 aus dem Gebäudeteil D.

Die Zwischenstation 9 weist außerdem eine Sende/Empfangs- antenne 15 für den Gebäudeteil D auf.

Die Zwischenstation 6 aus dem Gebäudeteil A verfügt über eine feste Verbindungsleitung 16, die sie mit der Zwischenstation 7 aus dem Gebäudeteil C verbindet. Auch die Zwischenstation 7 verfügt über eine Sende/Empfangsantenne 11 zur Abdeckung des Gebäudeteils C. Bei der Verbindung 22 zwischen der Zwischen- station 6 und Zwischenstation 7 kann es sich auch um eine op- tische Kommunikationsverbindung durch LASER oder Infrarot oder auch um eine Mikrowellenverbindung handeln. Ebenso kann die Verbindung über ein drahtloses oder drahtgebundenes haus- internes Bussystem (z. B. EIB = European Installation Bus, EHS = European Home Systems, Batibus von BatiBUS Club Internatio- nal) verlaufen, oder über Richtfunk, wireless LAN (Local Area Network), Twisted-Pair, Vierdrahtverbindung, Koax-Kabel, Glasfaserkabel, etc.

Desweiteren kann sich in jedem der Gebäudeteile eine oder mehrere Mobilstation (en) befinden, die symbolisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 17-20 versehen sind. Die Funkver-

bindungen der einzelnen Elemente des Subsystems sind durch die Pfeile 23-29 symbolisiert.

Alle stationären Elemente des Subsystems, nämlich die Zwi- schenstationen 6-9 einschließlich der Heim-Basisstation 3 "wissen"voneinander, indem sie durch eine persönlichen In- dentifikationsnummer (PIN) gekennzeichnet sind. Ebenso erken- nen die stationären Elemente anhand der jeweiligen PIN, die jeder Mobilstation eigen ist, ob die Mobilstation zum Kommu- nikationsnetz des Subsystems zugangsberechtigt ist. Verläßt eine zugangsberechtigte Mobilstation den Abdeckungsbereich einer Zwischenstation und wandert in den Abdeckungsbereich einer anderen Zwischenstation, so wird eine Uberleitungspro- zedur (hand over) von der ersten zur zweiten Zwischenstation eingeleitet. Beispielsweise kann sich die Mobilstation 19 aus dem Gebäudeteil B in den Gebäudeteil D bewegen, also den Ab- deckungsbereich der Zwischenstation 8 verlassen und in den Abdeckungsbereich der Zwischenstation 9 eindringen. Beim Übertritt vom Gebäudeteil B zum Gebäudeteil D wird dann die Ubergabeprozedur eingeleitet und die Verbindung zwischen Mo- bilfunknetz 1 beziehungsweise Festnetz 2 zur Mobilstation 19 wird zuerst über die Heim-Basisstation 3 zur Zwischenstation 8 und danach über Heim-Basisstation 3 über Zwischenstation 8 und Zwischenstation 9 abgewickelt. Bei dieser Übergabeproze- dur wird ebenso wie bei einem neuen Verbindungsaufbau die Verteilung der Systemressouren dezentral und selbständig ge- regelt. Die Realisierung solch einer Selbstorganisation ist oben beschrieben.

Ein entsprechender Vorgang findet beispielsweise statt, wenn die Mobilstation 17 sich aus dem Gebäudeteil A zum Gebäude- teil C bewegt. Hier erkennt die Heim-Basisstation 3, daß die Mobilstation 17 ihren Abdeckungsbereich verläßt, während die Zwischenstation 7 erkennt, daß die Mobilstation nun in ihren Abdeckungsbereich eintritt und eine Ubergabeprozedur von der Heim-Basisstation 3 zur Zwischenstation 6 und Zwischenstation 7 veranlaßt.

Bewegt sich beispielsweise die Mobilstation 18 aus dem Gebau- deteil C in den Gebäudeteil D, so erkennt die Zwischenstation 7 das Verlassen ihres Bereiches und die Zwischenstation 9 re- gistriert den Eintritt der Mobilstation 18 in ihren Abdek- kungsbereich. Mit der Ubergabeprozedur wird also die Verbin- dung der Mobilstation 18, die zuerst über die Zwischenstatio- nen 7 und 6 zur Heim-Basisstation 3 verlief, an die Zwischen- station 9 übergeben, die ihre Verbindung zur Heim-Basissta- tion 3 über die Zwischenstation 8 leitet.

Auf diese Weise ist eine freie Beweglichkeit der Mobilstatio- nen innerhalb des Gebäudekomplexes mit seinen Gebäudeteilen A-B möglich, wobei von jedem Ort eine optimale Verbindung zum Mobilfunknetz 1 und/oder Festnetz 2 gegeben ist. Auch ein Wandern der Mobilstationen während einer bestehenden Verbin- dung ist ohne Unterbrechung möglich.

Im Falle eines größeren Gebäudes können also in den einzelnen Stockwerken Zwischenstationen aufgestellt werden. Bei größe- ren Gebäudekomplexen mit mehreren Gebäuden und Freigelände kann beispielsweise je Gebäude ein oder mehrere Zwischensta- tionen installiert werden und eine Zwischenstation für das Freigelände benutzt werden, wobei die Heim-Basisstation über eine oder mehrere Zwischenstationen alle Zwischenstationen erreichen kann und eine selbständige Aufteilung der vorhande- nen Systemressourcen stattfindet.

Eine weitere Variation des erfindungsgemäßen Subsystems ist in der Figur 2 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zur Figur 1 besteht darin, daß sich die Zwischenstation 8 nicht im Gebäudeteil A befindet, sondern im Gebäudeteil B instal- liert ist. Weiterhin ist der Gebäudeteil D frei von Zwischen- stationen.

Eine derartige Situation ist denkbar, wenn die räumliche Trennung zwischen den Gebäudeteilen A und B einerseits und

den Gebäudeteilen B und D andererseits baulich schwach genug oder räumlich so nahe ausfällt, daß die Funkverbindung 23 zwischen der Heim-Basisstation 3 oder eventuell eine andere Funkverbindung von einer anderen Zwischenstation ausreicht, um die Zwischenstation 8 zu erreichen. Ebenso kann auf eine Anwesenheit einer Zwischenstation in einem Gebäudeteil, wie hier im Teil D, verzichtet werden, wenn dieser Gebäudeteil durch eine anderswo stationierte Zwischenstation mit abge- deckt wird.

Es kommt also bei der Aufteilung der Zwischenstationen im we- sentlichen darauf an, daß eine ausreichende Funkabdeckung der Räumlichkeiten erreicht wird und von möglichst jeder Stelle eine direkte oder indirekte Verbindung zwischen den Mobil- Terminals und der Heim-Basisstation hergestellt werden kann.

Unerheblich ist es dabei, wie viele Zwischenstationen für die Verbindung notwendig sind.