CS21791A2

CS21791A2 - Mobile radio system

Info

Publication number: CS21791A2
Application number: CS91217A
Authority: CS
Inventors: Rolf Dr Heidemann
Original assignee: Alcatel Nv
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1991-01-30
Publication date: 1991-09-15
Also published as: CA2035390A1; FI910506A; JPH04213230A; EP0440081A2; NO910261L; NO910261D0; EP0440081A3; FI910506A0

Description

- 1 -- 1 -

Mobilní radiový systémMobile radio system

Oblast techniky "Ό f > O < CO 73' i L- J> m - " n J49r J Τ'” A PLOVÁ aey°i<áb7, ka,^Ans 05 Praha i,Siápinská co o ι μ n Γ * ' *“* { fTechnical field "> f> O <CO 73 'i L- J> m -" n J49r J Τ' "A PLOVÁ aey ° i <áb7, ka, ^ Ans 05 Praha i, Siápinská co o ι μ n Γ * ' * “* {F

Vynález se týká mobilního:radiového systému podle pa-tentových nároků.The invention relates to a mobile radio system according to the claims.

Dosavadní stav technikyBackground Art

Takový systém mobilního radiového systému je známýz "Elektrisches Nachrichtenwesen", svazek 63, δ. 1/1989,str. 45-51 nebo z "telcom-report" 12 /1989/, sešit 5, str.142-145. Jedná se přitom o standardní buňkový mobilní radiovýsystém, v Evropě tzv. GSM-System. U tohoto známého systému je ústředna, označovaná jako"mobilní komunikačně-spojovací místo”, spojena přes vedenís více pevnými stanicemi /hvězdicovitě nebo liniově/, přičemžsignály, které mají «pevné stanice vysílat přes radiové spoje-ní k mobilním účastníkům, vysílá ústředna k pevným stanicímv základním pásmu, např. jako PGM 30-signály. Pevné stanicemají jednotku nosného kmitočtu, která převádí k vysíláníurčený signál ze základního pásma na mikrovlnné signály, abymohly být vyslány přes radiové spojení k mobilním účastníkům.Od mobilních účastníků přijímané radiové signály jsou v pev-ných stanicích převáděny do základního pásma a v tomto pásmujsou přenášeny do ústředny. Zařízení, které vyrábí pevnýmistanicemi vysílané radiové signály a zpracovává od mobilníchúčastníků přijímaní -radiové signály, je tedy u známého systémusoučástí pevných stanic. V ústředně se žádné další signály ne-převódějí na jiné kmitočty, nýbrž se signály pouze propojujik příslušným přípojkám spojení.Such a mobile radio system is known as "Elektrisches Nachrichtenwesen", Volume 63, δ. 1/1989, p. 45-51 or from "telcom-report" 12/1989 /, workbook 5, p.142-145. This is a standard cellular mobile radio system, the so-called GSM-System in Europe. In this known system, a switchboard, referred to as a "mobile communications link", is connected via a line with multiple fixed stations (star or line), whereby the signals to be transmitted to the fixed subscribers via the radio link to the mobile subscribers are transmitted to fixed stations. baseband stations, eg, as PGM 30 signals. Fixed stations are a carrier unit that converts a baseband signal to microwave signals to be transmitted over a radio link to mobile subscribers. Thus, in a known system, the device which produces radio signals and processes the received radio signals from the mobile subscribers is part of the fixed stations. no other signals are converted to other frequencies, but with signals only connecting the respective connection connections.

Je-li vyvíjený radiový provoz tak hustý, že se buňka,pokrytá pevnou stanicí, volí výhodněji velmi malá, přecházíse pak k tzv. "mikrobuňkám”, jsou buňky velmi četné a tímjsou nutné i velmi četné pevné stanice k pokrytí určité země-pisné oblasti. Použije-li se k tomu známý systém, znamená to 2 vysoké cenové náklady, protože je třeba velmi mnoho pevnýchstanic a každá z nich je drahá především díky své jednotceHF-nosného kmitočtu.If the radio traffic being developed is so dense that a cell stationed with a fixed station is chosen more preferably very small, then the cells are so numerous and so many fixed stations are needed to cover a particular geographical area. If a familiar system is used for this, it means 2 high cost costs because a lot of fixed stations are needed and each of them is expensive mainly because of its HF carrier frequency unit.

Odtud vyplývá úkol vynálezu, předložit mobilní radiovýsystém výše uvedeného druhu, který poskytuje zejména přimnožství existujících buněk cenové výhody oproti známému sy-stému.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a mobile radio system of the aforementioned type, which in particular provides a multiplication of existing cells with a cost advantage over the known system.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky řeší mo-bilní radiový systém podle vynálezu, jehož podstata spočíváv tom, že zařízení k výrobě k vysílání určených radiovýchsignálů a ke zpracování přijímaných radiových signálů jsouuspořádána v ústředně, přičemž vedení mezi pevnými stanicemia ústřednou jsou světlovody, zatímco v ústředně a pevnýchstanicích jsou optické vysílače a optické přijímače pro pře-nášení k vysílání určených radiových signálů pevných stanica přijímaných radiových signálů pevných stanic opticky meziústřednou a pevnými stanicemi. Ústřední uspořádání podle vynálezu těch zařízení, kterájsou v systému nezbytná pro výrobu radiových signálů určenýchk vysílání pevnými stanicemi a pro zpracování radiových sig-nálů přijímaných pevnými stanicemi, poskytuje cenové zvýhod-nění vtom, že drahé součásti,např. oscilátory pro nosné kmi-točty, mohou být využity společně pro mnoho zařízení nosnéhokmitočtu, nacházejících se pódle vynálezu v ústředně. Dále jevýhodou, že změny v systému během výstavby nebo během novéhorozdělení buněk lze provést v ústředně a pevné stanice nenítřeba měnit. Přehled obrázků na výkreseThe aforementioned drawbacks of the prior art are solved by the mobile radio system according to the invention, which is characterized in that the production device for transmitting the specified radio signals and for the processing of the received radio signals is arranged in the exchange, wherein the lines between the fixed stations and the central office are light guides; solid state stations are optical transmitters and optical receivers for transmitting fixed radio station radio signals of received radio signals of fixed stations by optically interchange and fixed stations. The central arrangement according to the invention of those devices that are necessary in the system to produce radio signals destined for broadcasting by fixed stations and for processing radio signals received by fixed stations provides a price advantage in that expensive components, e.g. carrier frequency oscillators can be used together for many carrier frequency devices found in the exchange of the invention. Furthermore, it is advantageous that changes in the system during construction or during the redistribution of cells can be made in the switchboard and there is no need to change the fixed station. List of drawings in the drawing

Vynález je nyní blíže vysvětlen příkladně podle obrázků.The invention is now explained in more detail by way of example.

Obrázky zobrazují: - 3 - obr.l - schematický přehled mobilního radiového systému podle vynálezu a obr.2 - podrobnější zobrazení přenosových zařízení přeno- sových cest mezi pevnými stanicemi a ústřednou Příklady provedení vynálezu1 shows a schematic overview of a mobile radio system according to the invention, and FIG. 2 shows a more detailed representation of transmission paths of transmission paths between fixed stations and a switchboard.

Systém podle obr.l obsahuje především ústřednu 1, pevnéstanice FS^ až FSn, mobilní stanice MS a vedení až Ln, kdekaždá pevná stanice FS·^ až FSn je spojeno s ústřednou 1. Vede-ní až Ln jsou světlovody a jsou jimi v obou přenosovýchsměrech přenášeny optické signály s různou vlnovou délkou,např. 1300 nm a 1550 nm. Každá pevná stanice FS^ až FSfl se na-chází v zeměpisné buňce Zelle 1 až Zelle n a zajišťuje radiovýprovoz s mobilními stanicemi MS, nacházejícím se uvnitř pří-slušné buňky Zelle 1 až Zelle n. Podobně jako u známého systémuje ústředna 1 připojena na veřejnou telefonní sí£. Může býtovšem rovněž spojena s nadřazenou ústřednou, která je ze svéstrany připojena na veřejnou telefonní sít. V tom případě jenadřazená ústředna rovněž ústřednou pro pevné stanice, s níspojené. K vysílání mobilním účastníkům určené signály z veřejnételefonní sítě jsou podle vynálezu přeměněny na radiový signálv kmitočtovém kanálu, ve kterém mají být vysílány z pevnýchstanic FS^ až FSn> již v ústředně 1. V obráceném přenosovémsměru nejsou radiové signály, které přijímá pevná stanice FS^až FSn od mobilního účastníka, zpracovány už v pevné staniciFSj. až FSn, nýbrž až v ústředně 1, tzn. převedou se do základ-ního pásma k dalšímu přenosu ve veřejné telefonní síti. K tomu obsahuje ústředna 1, jak ukazuje obr.l, pro každouk ní připojenou pevnou stanici FS^ až FSQ mikrovlnný vysílač/přijímač SE^ až SEn« Jestliže pevné stanice FS^ až FS^ využí-vají jim přidělené kmitočtové kanály ve frekvenčně pulsnímprovozu a v časovém multiplexování, jak je tomu v případěznámého systému, patří k funkcím mikrovlnných vysílačů/příjímá- 4 čů SEj. až SEn také nezbytné funkce, protože se týkají přímovýroby a zpracování radiových signálů, vyzářených resp. při-jatých pevnými stanicemi FS^ až FSn> V pevných stanicích FS^až FSn zůstávají pouze funkce, které souvisejí přímo á vysí-láním nebo přijímáním radiových signálů, tedy zejména koncovýstupeň vysílače a zesilovač přijímače.In particular, the system of FIG. 1 comprises a switchboard 1, a station FS1 to FSn, a mobile station MS and a line up to Ln, where each station FS1 to FSn is connected to a switchboard 1. The lines up to Ln are light guides and are both in transmission signals transmitting optical signals of different wavelengths, e.g. 1300 nm and 1550 nm. Each fixed station FS1 to FSf1 is located in the Zelle 1 to Zelle geographic cell to provide radio traffic with MS mobile stations within the respective Zelle 1 to Zelle n cell. sí £. However, it can also be connected to a superior switchboard, which is connected to the public telephone network from the gate. In this case, the single-ranked exchange also has a switchboard for fixed stations connected to it. According to the invention, signals from the public telephone network to be transmitted to the mobile subscribers are converted into radio signals in the frequency channel in which they are to be transmitted from the fixed stations FS1 to FSn> in the exchange 1. In the reverse transmission direction, there are no radio signals received by the fixed station FS ^ to FSn from the mobile subscriber, already processed in fixed stationFSj. up to FSn, but only in switchboard 1, ie. they are transferred to the base band for further transmission on the public telephone network. For this purpose, the control panel 1, as shown in FIG. 1, for each fixed station FS1 to FSQ includes a microwave transmitter / receiver SE4 to SEn ', if the fixed stations FS1 to FS1 utilize their assigned frequency channels in frequency pulse operation and in time multiplexing, as in the case of a known system, the functions of microwave transmitters / receivers 4 are SEj. to SEn also necessary functions because they relate to the production and processing of radio signals, radiated respectively. Received by the fixed stations FS ^ to FSn> Only functions that are directly and directly related to the transmission or reception of radio signals, namely the transmitter and amplifier terminal of the receiver, remain at fixed stations FS1 to FSn.

Na obr.l jsou zmíněné mikrovlnné vysílače/přijímače ozna-čeny vztahovou značkou SE, až SE. Na jejich vstupy, které J. —Tl jsou zobrazeny pouze schematicky, jsou přivedeny z veřejnételefonní sítě signály v základním pásmu, určené pro tu kte-rou pevnou stanici FS^ až FSn, příp. na jejich výstupech jsouvydány ve směru k veřejné telefonní síti signály, přijatépevnými stanicemi FS·^ až FSn.1, said microwave transmitters / receivers are designated SE, through SE. Their inputs, which are shown in schematic form only, are fed from the public telephone network to baseband signals intended for that station FS1 to FSn, respectively. at their outputs, signals are output in the direction of the public telephone network, received by the fixed stations FS ^ to FSn.

Na obr.2 je podrobněji zobrazeno, která přenosová zaří-zení celkového systému jsou v které části systému. Jako sou-část čárkovaně naznačené ústředny 1 je v levé části obr.2zobrazen mikrovlnný vysílač/pří jímač SE-^ až SEn, označenýSEj. Přes světlovod je tento mikrovlnný vysílač/přijímačSEj spojen s příslušnou pevnou stanicí FS^ až FSn, která jeoznačena FS^. Vlastní mikrovlnný vysílač, který má výše po-psané funkce, které signály, určené pro pevnou stanici FS^.převádějí ze základního pásma do kanálu HF, popřípadě danékmitočtové kanály podrobují frekvenčně pulsnímu provozu a ča-sovému multiplexování, je jednotkou, která je označena Τχa nese vztahovou značku _2. Na svém výstupu poskytuje radiovésignály, které má pevné stanice FS^ vysílat. Protože vedeníL| je světlovod, jsou radiové signály přeměněny v elektric-ko-optickém měniči J na optický signál, příkladně s vlnovoudélkou 1550 nm, až multiplexer/demultiplexer 4 vlnovédélky a světlovod jsou přeneseny do pevné stanice FS^. Tamdospěje optický signál s vlnovou délkou na multiplexer/de-multiplexer 2 vlnové délky, který poskytuje optický signáls vlnovou délkou na svém výstupu, který je spojen se vstu-pem opticko-elektrického měniče 6. Na výstupu opticko-elektrického měniče 6 se objevují radiové signály, určené k vysílání 5 pevnou stanicí FSp které jsou pouze ještě zesíleny koncovýmstupněm 7 vysílače a projdou kmitočtovou výhybkou 8, až jsouvyslány anténou 2 pevné stanice FS^.Figure 2 illustrates in more detail which transmission system of the overall system is in which part of the system. As a part of the dashboard indicated by the dashed line 1, a microwave transmitter / receiver SE-to SEn, designated as SEj, is shown in the left part of FIG. Via the light guide, the microwave transmitter / receiver is connected to a respective fixed station FS1 to FSn, which is designated FS1. The actual microwave transmitter, which has the functions described above, which signals for the fixed station FS convert from the baseband to the HF channel or the frequency channels, respectively, undergo frequency pulse operation and time multiplexing, is the unit designated χa bears the reference number 2. At its output, it provides radio signals to be transmitted by fixed stations FS ^. Because LeadL | is a light guide, the radio signals are converted into an electric co-optical transducer J into an optical signal, for example with a wavelength of 1550 nm, until the wavelength multiplexer / demultiplexer 4 and the light guide are transmitted to the fixed station FS1. There will be a wavelength optical signal on a wavelength multiplexer / de-multiplexer 2 that provides optical wavelength signal at its output that is connected to the input of the optical-electric converter 6. Radio signals occur at the output of the optical-electric converter 6 , intended to be transmitted 5 by the fixed station FSp which are only amplified by the transmitter terminal 7 and pass through the frequency switch 8 until they are transmitted by the antenna 2 of the fixed station FS1.

Radiové signály, které jsou přijaty anténou 9 této pev-né stanice.FSj od mobilních účastníků, dospějí pres kmitoč-tovou výhybku 8 do zesilovače 10 přijímače a, zesíleny v tom-to zesilovači 10, jsou přeměněny v elektricko-optickém měniči11 na optický signál s vlnovou délkou K,» např. 1300 nm, kte-ré jsou přes multiplexer/demultiplexer 2 vlnové délky a svět-lovod přeneseny na ústřednu 1. Tam dospějí přes multiple-xer/demultiplexer 4 vlnové délky do opticko-elektrického mě-niče 12 naladěného na vlnovou délku který je převede zpětna radiové signály, které přijala pevná stanice FS^. Nakonecse přivedou tyto radiové signály z výstupu opticko-elektrického měniče 12 na vlastní mikrovlnný přijímač 13 /označen R /,který je převede do základního pásma k dalšímu zpracovánív ústředně.The radio signals received by the antenna 9 of this fixed station FSj from the mobile subscribers, via the frequency switch 8, reach the receiver amplifier 10, and amplified in that amplifier 10, are converted into an optical-to-optical converter 11 to an optical signal. wavelengths, e.g., 1300 nm, which are transmitted over the wavelength multiplexer / demultiplexer 2 to the switchboard 1. There are wavelengths through the multiple-xer / demultiplexer 4 to the optical-electric converter 12 tuned to the wavelength which is converted by the reverse radio signals received by the fixed station FS ^. Finally, they bring these radio signals from the output of the optical-electric converter 12 to their own microwave receiver 13 (labeled R), which transfers them to the baseband for further processing in the exchange.

Jak je vidět na obr.2, pevná stanice FSobsahuje jenjednoduché a levné součásti jako zesilovač a filtr pro vysí-lání a přijímání radiových signálů a obvykle cenově příznivékomponenty k optickému přenosu radiových signálů v multiplexování vlnových délek. Protože k pokrývání malých buněk Zelle 1až Zelle n je třeba malého vysílacího výkonu, nepředstavujerovněž zesilovač 7 koncového stupně vysílače žádné značnénáklady.As can be seen in Fig. 2, the fixed station FS includes simple and inexpensive components such as an amplifier and a filter for transmitting and receiving radio signals and usually cost-effective components for optical transmission of radio signals in wavelength multiplexing. Since small transmission power is required to cover small Zelle 1 to Zelle n cells, the transmitter amplifier 7 does not incur significant costs.

Zesilovač 7 koncového stupně vysílače může dokonce od-padnout, předpokťádá-li se pevná stanice FS^ pro velmi maloubuňku Zelle 1 až Zelle n, např. pro ztv. "mikrobuňku” s prů-měrem buňky asi 100 m nebo pro tzv. "picobuňku" s velikostípokoje. K opticko-elektrickému měniči 6 v obr.2 je v takovýchpřípadech místo zesilovače 7 koncového stupně vysílače připo-jen pasivní přizpůsobovací sítový článek, jehož výstup vedepřes frekvenční výhybku 8 na anténu 9·The transmitter amplifier 7 may even drop if the fixed station FS ^ is assumed to be a very small cell of Zelle 1 to Zelle n, e.g. a microcell with a cell diameter of about 100 m or a so-called " picocell " with the size of a passive passive matching network element instead of the transmitter amplifier 7 in such cases; crossover frequency switch 8 to antenna 9 ·

Je-li měnícím elementem opticko-elektrického měniče 6 PIN dioda, tak je veškeré vysílací zařízení pevné stanice FS^ pasivním zařízením. Místo PIN diody může opticko-elektrický měnič 6 obsa-hovat také lavinovou fotodiodu /angl. "Avalanche Photodiode"/ADP//. Vysílací zařízení je pak aktivním vysílacím zaříze-ním*. S lavinovou fotodiodou jsou současné dosažitelné čini-tele proudového zesílení více než 10. V každém z obou případů má vysílací zařízení tu výhodu,že neobsahuje žádné elektronické zesilovače, které typickycelkově způsobují omezení pásma a vykazují většinou takékritické nelinearity. Dále jsou ještě vysvětleny varianty dosud popsanýchpříkladných provedení, které se týkají vedení světlovodu L·^,spojujícího pevné stanice FS^ až FSn s ústřednou 1, a s tímsouvisejícími způsoby přenosu. V dříve popsaném příkladném provedení jsou pevné sta-nice FSj. až FSn spojeny s ústřednou 1. přes ten který světlo-vod Lj. hvězdicovitě. Místo toho mohou být spojeny s ústřednou1 také přes jediný světlovod liniově, přičemž ústředna 1 jepřipojena na tento světlovod přes vazební Člen. Přenos může při této konfiguraci probíhat následujícímzpůsobem:If the changing element of the optical-electric converter 6 is a PIN diode, then all the transmitting device of the fixed station FS is a passive device. Instead of a PIN diode, the optical-electric transducer 6 may also contain an avalanche photodiode. "Avalanche Photodiode" / ADP //. The transmitting device is then an active transmitting device *. With the avalanche photodiode, current gain gain factors of more than 10 are presently available. In each of the two cases, the transmitting device has the advantage that it does not contain any electronic amplifiers that typically cause bandwidth constraints typically and exhibit mostly critical nonlinearities. Further, variants of the previously described exemplary embodiments, which relate to the light guide L1, connecting the FS1 to FSn with the exchange 1, and the associated transmission methods are explained. In the above-described exemplary embodiment, the fixed stations are FSj. to FSn connected to the exchange 1 via the one which light-waters Lj. star-shaped. Instead, they can also be connected to the exchange 1 via a single light guide, with the exchange 1 being connected to the light guide via a coupler. This configuration can be done in the following way:

Pro každou pevnou stanici FS^ až FSn je použita zvlášt-ní dvojice vlnových délek, např. pro pevnou stanci FS^ dvoji-ce vlnových délek 1300/1550 nm, pro pevnou stanici FSq dvoji-ce vlnových délek 1310/1560 nm atd., první vlnová délka dvo-jice pro jeden a druhá vlnová délka dvojice pro druhý směrpřenosu. Přitom je pevná pouze optická vlnová délka. Momen-tálně pevnou stanicí FS^ až FSn vyslané a pevnou stanicí FS^až FSn přijaté radiové signály jsou "libovolně” volitelné.Rovněž je u této konfigurace snadno možné pružné kanálovépřiřazení a kmitočtově pulsní provoz.For each fixed station FS ^ to FSn, a separate pair of wavelengths is used, eg for a fixed station FS ^ of a pair of wavelengths 1300/1550 nm, for a fixed station FSq a pair of wavelengths 1310/1560 nm etc., the first wavelength for one and the second wavelength of the second transmission direction pair. Only the optical wavelength is fixed here. In fact, the received radio signals received by the fixed station FS1 to FSn and the fixed station FS1 to FSn are "arbitrary" optional. Also, flexible channel assignments and frequency pulse operation are readily possible in this configuration.

Pevné stanice FS^ až FSn, které leží dostatečně dalekood sebc, takže vzájemné rušení radiového provozu je vylouče-no, mohou využít téhož kmitočtu pro radiové signály jimi vy-sílané nebo přijímané.The fixed stations FS ^ to FSn, which lie sufficiently far, so that the interference of radio traffic is excluded, can use the same frequency for radio signals transmitted or received by them.

Takové dvojice vlnových délek různých pevných starfic FSj. až FSn, připojených na jediný světlovod, lze využít ně- kolikanásobně, odlišují-li se signály různých pevných stanicFS1 až FSn jeden od druhého v různých kriteriích, např. roz-dílnými časovými polohami /časové multiplexování/ nebo roz-dílnými kódy u digitálních signálů /kódové multiplexování/.Such pairs of wavelengths of different fixed starfic FSj. Up to FSn connected to a single light guide can be used several times if the signals of the different fixed stations FS1 to FSn differ from one another at different criteria, e.g. by different time positions / time multiplexing / or by different codes in digital signals (code multiplexing).

Z' A TODr Jarmila TraplovóZ 'A TODR Jarmila Traplova

Claims

PATENT REQUIREMENTS A mobile radio system with a switchboard and fixed stations, whereby a switchboard is connected to fixed transceiver stations and fixed stations transmit radio signals to and from mobile subscribers, and a device for producing radio signals and for receiving receivers. radio signals, characterized in that - the devices (SS-1 to SEn) are arranged in the switchboard (1), - the lines between the fixed stations (FS1 to FSn) and the switchboard (1) are light guides (L1 to Ln), and - in the central station (1) and at the fixed stations (FS1 to FSn), optical transmitters and optical receivers are transmitted to transmit fixed radio signals of fixed stations (FS1 to FSn) and received radio signals of fixed stations (FS1 to FSn) / optically between the central station (1) and the fixed stations (FS1 to FSnA)

v ύ X V V

Represent

SODr. Jarmila Traptová