建立移动无线网的基站和 基站与移动无线网连接的方法 本发明涉及建立移动无线网的基站和基站与移动无线网连接的方法。该移动无线网包含一个移动业务交换中心(MSC)和一个或多个基站控制器(BSC)，其具有各一个或多个基站(BTS)，移动无线网经过MSC与公共连接的电话网连接。基站控制器与移动业务交换中心连接，而各一个或多个基站与一个公共分配的基站控制器连接。基站包含与移动无设备接收和发送射频信号的介体。本发明特别包含建立公共移动无线网(PLMN)的基站和基站与公共移动无线网连接的方法以及相应移动无线网的装置。
公共移动无线网(PLMN：Public Land Mobile Network)允许用户访问不同的移动电信业务。如此的移动无线网例如可以被认为公共固定电话网(PSTN：Punlic Switched Telephone Network)的扩展。典型地(比如在数字蜂窝电信系统；网络结构：GSM(Global System forMobile communication)；技术说明；欧洲电信标准协会(ETSI)、TS/SMG-030302Q中说明的)包括不同地、分配给所谓的移动业务交换中心(MSC)的发射和接收区，其中该区域有一个终点代码和一个公共的路由规划。MSC在固定网和移动无线网之间形成功能接口。MSC对于来自或到达移动无线设备的呼叫提供所有必需的功能。为了在一个确定的地理区域内获得接收和发射范围的表面覆盖，在通常情况下需要多个基站系统(BSS：Base Station System)；也就是说每个MSC因此是到多个基站系统的接口。相反在通常情况下需要多个MSC，以便覆盖整个国家。BSS包括一个基站控制器(BSC)和一个或多个基站(BTS：Base Transceiver Station)。基站覆盖所谓的接收/发射蜂窝。基站系统包含所有技术必需的介体(收发器、控制器等等)，如此MSC与一个确定的移动无线设备可以在确定的蜂窝中通信。BSC是移动无线网的网络组成部分，以便应答一个或多个基站。
在去年通过新的并且改善提供宽的托板盘，经过如上所述的公共移动无线网的移动通信不仅在技术范围内而且也在服务上在所有区域内得到更大的发展。有助于发展的因素之一是，始终并且在一切领域可以联系如此移动无线网的用户。尽管作了较大努力可是此外由于在安装具有基站的、表面覆盖的天线网时较高的费用根本不可能达到工业目的。可是相反在聚集中心注意，通过电信公司的竞争可以引起多次覆盖相同区域。由此产生在射频范围内不必要的加重该区域内居民的负担(Elektrosmog)。可以特别由此降低如此区域的最高负荷，即降低或回避通过局部的接收和发射站的结构决定的屏蔽。在该区域内对具有尽可能低的、但仍然足够大的接收和发射功率、新的、成本合理的解决方案的探索目前显得非常重要。
本发明的任务是，提议一个移动无线网和新的相应方法以便建立如此移动网的基站并使基站与如此的移动无线网连接，该基站没有上面提到的缺点。特别是如此的解决方案，其允许低成本并快速扩充发射和接收区域。
根据本发明特别通过独立权利要求的基本特点实现该目的。此外从附属权利要求和描述中表明另外的有益实施形式。
特别通过本发明由此达到这个目的，在移动无线网中、该移动无线网至少包含一个移动业务交换中心、其具有一个分配给移动业务交换中心的发射/接收区域，并且包含一个或多个基站控制器、该基站控制器具有各一个或多个基站，其中该移动无线网经过移动业务交换中心与公共连接的电话网连接，其中基站控制器与移动业务交换中心连接并且包含基站的控制和操纵功能，其中各一个或多个基站与一个公共分配的基站控制器连接并且对此基站分别包含与移动无线设备交换射频信号的介体，基站中的至少一个基站在公共的、未覆盖的地面上安装在现存设备中，该设备通过电力网馈电，基站中的至少一个基站以第一收发模块耦合在电力网上，第二收发模块在另一个位置同样耦合在电力网上，由此能够借助于收发模块经过电力网在收发模块之间双向传输与射频信号一致的电信号，并且第二收发模块与分配给至少一个上述基站的基站控制器连接，如此在至少一个基站和分配给该基站控制器之间经过电力网彼此通信。本发明此外有这样的优点，重新安装的最小化是必要的，以便通过动用线性基本设施扩展该网络。这不仅涉及费用支出，而且对于建筑也涉及基站可比较的标准安装的所需时间。另外的优点是，通过按比例缩小蜂窝尺寸在大量本地安装的情况下基站的发射功率可以保持较小。在始终严格的国家限制的情况下这可能变得相当重要。
在一个实施变体中收发模块用于传输发射信号、接收信号以及独立的控制信号。该实施变体特别有这样的优点，其与GSM要求一致。
在另一个实施变体中道路网的街道照明装置、比如路灯或公共和私人企业等等的其他发光体用作安装基站的公共设备。该实施变体此外有这样的优点，即其简单使用可共利用并且广阔散布的公共设备。
在另一个实施变体中具有为此所必需的、公共通信工具的安装设备的电力网用作安装基站的公共设备。该实施变体有同上述实施变体一样的的优点。
在一个实施变体中基站控制器和与其连接的基站分别拥有一个具有调制解调器的控制处理器，该控制处理器例如耦合在三频器/三重滤波器上，借助于该控制处理器和调制解调器可以在一个独立的频率范围内用二个传输信号和一个控制信号传输射频信号。该实施变体特别有这样的优点，其与GSM要求一致。
在另一个实施变体中收发模块使用频移键控(FSK)作为传输的频率调制技术。该实施变体特别有这样的优点，提高传输安全性。
在另一个实施变体中收发模块使用FDMA(频分复用)和/或、TDMA(时分复用)或CDMA(码分多址)作为传输的频率调制技术。该实施变体特别有这样的优点，TDMA和FDMA的组合相当于GSM标准，具有直到2Mbit/秒传输率的宽带CDHA与UMTS标准一致。
在另一个实施变体中收发模块使用在100MHz和500MHz之间的传输频带用于经过电力网传输射频信号。这此外有这样的优点，该频带特别适合于经过电路网的传输。
在另一个实施变体中以至少一个基站覆盖二个或多个、具有不同蜂窝组身份的不同接收/发射蜂窝。
应当抓住这一点，本发明除了根据本发明的方法外也涉及实施该方法的系统。
下面根据实例描述本发明的实施例。通过下面的附图说明实施例。
图1指出了一个方块图，其图解说明了根据本发明的移动无线网的实施例，在该发明中使用公共道路网的街道照明装置。
图2指出了一个方块图，其图解说明了在街道照明装置中安装基站的实例以及适合于到基站控制的连接的收发模块。
图3指出了一个方块图，其图解说明了在一个街道照明装置中安装基站的另一个实施例以及到基站控制器的连接的收发模块。
图4指出了一个方块图，其详细说明了在一个街道照明装置安装基站的实施例并且说明了分配给该基站的收发模块。
图5指出了一个方块图，其详细说明了分配给一个基站控制器的收发模块的实施例。
图6指出了一个方块图，其图解说明了类似于图1的移动无线网的实施例，其中分配给基站控制器(BSC)的收发模块与不同基站的多个收发模块同时通信。
图7指出了一个方块图，其图解说明一个在街道照明装置中安装的基站的实施例，其中基站覆盖二个不同的、具有不同蜂窝组身份的接收/发射蜂窝。
图8指出了一个方块图，其图解说明了收发模块的耦合元件的实施例，该收发模块用于在电力网上双向传输与射频信号一致的电信号。
图9指出了一个方块图，其图解说明了类似于图1实施例的移动无线网的实施例，其中实现从一个收发模块到另一个收发模块的双向传输射频信号，相反通过三相电力网实现射频信号的双向传输。
图1说明一种结构，其可以用于实现本发明。在该实施例中移动无线网至少包含一个移动业务交转中心MSC、其具有一个分配给该移动业务交换中心MSC的发射/接收区域、并且具有一个或多个基站控制器BSC1/BSC2、其具有各一个或多个基站(BTS：Base TransceiverStation)10。例如可以根据ETSI(European TelecommunicationsStandards Institute)的GSM(Global Sustem for MobileCommunication)标准或UMTS标准(Universal Mobile TelephoneSystem)实现该移动无线网的结构和其组成部分。该移动无线网例如可以是公共的移动无线网(PLMN：Public Land Mobile Network)。该移动无线网例如经过移动业务交换中心MSC与公共连接的电话网(PSTN：Public Switched Telephone Network)40连接。移动业务交换中心MSC包含管理移动无线设备的连接与信号功能。基站控制器BSC1/BSC2与移动业务交换中心MSC连接并且包含基站10的控制与操纵功能。各一个或多个基站10与公共分配的基站控制器BSC连接并且分别包含与移动无线设备交换射频信号的介体，移动无线设备处于由基站10覆盖的发射/接收区域、所谓的发射/接收蜂窝、C1...C5内部。基站10安装在公共、未覆盖地方的现行设备11中，该设备11通过电力网20/21馈电或使用电路网终端。对“现行”设备理解为这样的设备，其也用于另外的目的或可以用于例如安装基站10。‘公共地方“是指在特殊的位置，基站10没有以射频信号覆盖这个区域C1...C5。该位置也完全可以处于私人领地。在公共、未覆盖的区域上的如此现行基本设施是街道照明装置，比如路灯等等，体育场、车站的聚光探照灯以及诸如此类的用于公共交通工具供电的设备、比如有轨电车或铁路，可是如此的设备在另外的意义上也是吊运设备、缆车道等等。在该实施例中公共街道网50的街道照明装置12描述为设备11。数字13表明基站10的天线13。基站10分别以第一收发模块60耦合在电力网20上。第二收发模块61在另一个位置同样耦合在电力网20上。因此能够借助于收发模块60/61经过电力网20在收发模块60/61之间双向传输与射频信号的一致的电信号。收发模块61与分配给各自基站10的基站控制器BSC1/BSC2连接，如此可以在基站10和分配给该基站的基站控制器BSC1/BSC2之间经过电力网20进行通信并且建立连接30。在现技术状况中以不同的实施变体已知电力线通信PLC，也就是说经过电力网传递与射频信号一致的电信号。例如在专利说明书WO98/06188“电力线通信”中或在专利说明书US5977650“经过一个电力线网络传送通信信号”中获得如此的布置。例如可以通过同轴电缆、光缆/玻璃纤维电缆或经过双扭线电缆实现在收发模块61和基站控制器BSC1/BSC2之间的连接30。传统移动无线网的基站的相邻发射/接收蜂窝典型地具有在2和20km之间的范围。对此大多数应用短传输范围(低功率)的基站。可是在本发明中各个蜂窝C1...C5的蜂窝范围是非常小的，例如仅仅50m。当在街道照明装置12中安装基站10时这恰巧是在该实施例中的情况。由于微蜂窝C1…C5的范围所以必须快速实现在如此微蜂窝C1...C5中的移交、也就是说移动用户的移动无线设备的连接从蜂窝Ci的基站10移交给下一个蜂窝Ci+1或者Ci-1的基站，并且同样在现技术状况中以不同的实施变体已知并描述了该移交。如此方法的实例在专利说明书US189734“蜂窝无线系统”描述。
图2和图3说明了类似于在公共街道照明装置12中安装基站10的实施例1的移动无线网的二个实施例。图4和图5描述了为此详细解释的收发模块60/61。象在上述实施例中一样，借助于二个收发模块60/61经过电力网20在基站10和基站控制器BSC之间双向传输射频信号。在收发模块61的前面可以连接一个变换模块70，如果必要，该变换模块把输电线21的电压(例如11kV(kVolt))转变为街道照明设备12所需的电压、例如230V或者400V。收发模块60/61分别包括一个耦合元件62，借助于该耦合元件收发模块60/61耦合在电力网上，以及包括一个调制解调器模块63，其根据电力网20调制或者解调射频信号。基站10的调制解调器模块63特别包含这个功能，即双向把这个频带的射频信号、该频带适合于在自由空间内发射和接收(也就是说在基站的天线13和处在所分配的发射/接收蜂窝内的移动无线设备、例如000/1800MHz)、转变到这个频带上、该频带适合于经过电力网传输信号(例如在100MHz和500MHZ之间)。另一方面分配给基站控制器BSC的调制解调器模块63包含这个功能，在电力网20上的信号传输频带双向转变为适合于例如经过玻璃纤维电缆或同轴电缆到基站控制器BSC的传输的频带。收发模块60/61可以应用例如频移键控、跳频、FDMA(Frequency Division Multiple Access)、TDMA(Time Division Multiple Access：GSM应用TDMA和FDMA的组合)或CDMA(Code Division Multiple Access，特殊情况下适合于UMTS、其与宽带CDMA一起可达到直到2Mbit/秒的传输速率)作为传输的频率调制技术。可是当然也可以考虑另外的调制技术，比如ASK(Amplitude Shift Keying)或PSK(Phase Shift Keying)。传输频带例如可以在50MHz和500MHz之间，可是也可以在400kHz以下。经过电力网能够更好地传输低频信号。可是指出，在大部分情况下在这个在100MHz和500MHz之间的频带中的射频信号表明在传输距离和噪声之间的合理比例。在400kHz和50MHz之间的频率在大部分情况下很少适合于传输，因为拥有较大的频谱噪声分量，而在高于500MHz的传输频率中射频信号大部分很快地减弱，以致电力网作为传输媒介没有意义。收发模块60/61例如使用三个单独的信号用于传输，例如发射信号Tx、接收信号Rx以及控制信号Cx。控制信号Cx例如包含适合于基站10或者基站10的建立和报警信息。收发模块60/61例如包含一个具有调制解调器的控制处理器。该控制处理器耦合在三频装置/三重滤波器上，由此可以在独立的频率范围内传输二个传输信号Tx和Rx和控制信号Cx。正如提到的，在UMTS中信道为直到2Mbps，以二个信号Rx和Tx这表明直到4Mbps。如此大部分情况下在400kHz以下频带不适合传输二个信道Rx和Tx。可是400kHz以下的频带例如可以用于传输控制信号Cx。
图6描述了类似于图1实施例的的移动无线网的实施例，可是在该移动无线网中多个现行设备11悬挂在具有同样电压的同一输电线上，不必通过变换模块70彼此分离这些设备11。在如此实施例中分配给基站控制器(BSC)的收发模块61也可以与不同基站10的多个收发模块60通信，这在图6中说明。
图7是具有类似于图1实施例的移动无线网的实施例。可是在该实施例中有至少一个在现行设备11中安装的基站10覆盖二个或多个、具有不同蜂窝组身份的不同接收/发射蜂窝C6...7。这例如可以在利用天线的方向特性的情况下实现。图7的实施例满足根据接收/发射蜂窝C6...7数目安装二个或多个基站10。每个接收/发射蜂窝C6…7拥有其特有的信道，如此、如果移动无线设备从一个接收/发射蜂窝移动到另一个接收/发射蜂窝、则进行移交。
图8说明一种结构，该结构可以用于实现类似于图4和5的实施例的收发模块的耦合元件62。耦合元件经过连接20、也就是说输电线、耦合在电力网上。在该实施例中例如以230V和50Hz在最大100A的情况下实现现行设备的供电。该耦合元件62包含一个依赖于所需信号特征的、例如50μH至200μH的初级电感621。电力网20的电感经过二个耦合电容623/624耦合在信号输入/输出连接627上。连接627使耦合元件62与调制解调器模块连接，该调制解调器模块从基站控制器到基站上或在相反方向上在适合于传输的频率范围内调制必须传递的信号。二个耦合电容623/624例如具有0.01μF至0.5μF的电容量。通过第一电容624与地628连接，第二耦合电容624与第一耦合电容623一起产生另外的衰减。信号输入/输出连接627包含一个例如最低250μH的次级电感622。附加通过二个保险装置625、626、例如熔断器、补充二个耦合电容623/624。如果在这种情况下由于某种原因二个耦合电容623/624不起作用，则总电流的电感622与地连接并且保险装置626损坏。因此这可以作为附加的安全。值得一提，在该耦合元件62中不仅可以应用电感耦合(例如通过高频耦合变压器)，而且也可以电容耦合或二种耦合的组合。可以在现技术状况中在不同的实施变体中获得在此描述的功能性的耦合元件。
图9说明了一种结构，其可以用于实现类似于图1的实施例的移动无线网的收发模块60/61，该移动无线网具有一个安装在提到的现行设备中的基站10。在该实施例中变换模块70经过输电线21例如11kV的多相总网连接。变换模块70把电压变换为上述现行设备(在该实施例中是街道照明装置12)所需的电压。在该实施例中电压变换位3相电力网r/s/t的400V。每一相r/s/t例如可以仅仅给一个如此设备供电，或所有这些3相给这些设备供电，如果需要，例如在不同的聚光探照灯等等中在该实施例中628是地。移动业务交换中心MSC象在上述实施例中一样与公共连接的电话网(PSTN)40连接，并且移动业务交换中心MSC其自身方面与基站控制器BSC连接。借助于二个收发模块60/61经过电力网20在基站10和基站控制器BSC之间双向传输射频信号。这是这样实现的，调制模块63类似于上述实施例调制必须传输的信号并且传输到耦合元件62上。输入/输出信号Cx、Rx和Tx可以在一个相、多个相或所有可能存在的相上传输。由于相r/s/t在电力网终电容耦合，所以如果信号也仅仅在一个相上传输，在对面的收发模块中某一个耦合元件62接收输入/输出信号Cx/Rx/Tx，或同样分别接受输入/输出信号。耦合元件62此外包含一个低通滤波器，以便分选信号。街道照明装置12同样连接电力网20上。
必须补充，调制解调器模块在图9的实施例中可以包含一个3路分离元件。电力网20的三个相分别经过变换模块70的独立母线耦合在电力网21上。收发模块60/61的三个耦合元件62也可以包含复杂的高通滤波器元件。耦合元件62此外也称作射频“跨接器”，其通常包含一个交流块和一个射频耦合元件(电容和/或电感)。滤波器元件62用于仅仅允许在射频频带内的信号通过，该射频频带用于传送电信信号，并且对此防止，电力网20的主电流到达基站控制器BSC或者到达基站10。在收发模块60/61之间在二个方向上传输电信信号；在基站10的方向上，而且也在基站控制器的方向BSC上。如果射频信号从基站控制器BSC传输到基站10上，则在分配基站10的接收/发射蜂窝中射频信号经过天线辐射。在相反方向上在分配给基站10的接收/发射蜂窝中经过天线13接收射频信号并且经过收发模块60/61和电力网20传输给基站控制器BSC。在现技术状况下可以获得电力线通信(PLC)的不同实施例。此外指出，本发明不必局限于移动无线网(PLMN：PublicLand Mobile Network)的射频信号。以本发明也可以传输私人通信系统的射频信号、广播电视，分页、二路或直接的卫星广播、无绳网络、特别是MAN(wireless Metropolitan Area Network)和/或射频遥测以及WLL(Wireless Local Loop)。
参考符号表
10 基站(BTS)
11 现行设备
12 街道照明
13 天线
20 供电网
21 供电网
30 在收发模块和BSC之间的连接
40 公共连接的电话网(PSTN)
50 街道网
60 BTS的收发模块
61 BSC的收发模块
62 耦合元件
621 电感
622 电感
623 耦合电容
624 耦合电容
625 保险装置
626 保险装置
627 输入/输出信号
628 地
63 调制解调器模块
70 变换器模块
MSC 移动业务交换中心
BSC(BSC1/2) 基站控制器
C1...7 基站的接收/发射蜂窝
Rx 接收信号
Tx 发射信号
Cx 控制信号
R/s/t 3相电力网的相