DE19621199A1

DE19621199A1 - Time-varying fading reduction method for digital mobile radio

Info

Publication number: DE19621199A1
Application number: DE1996121199
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Dipl Ing Hagmanns
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-05-25
Filing date: 1996-05-25
Publication date: 1997-11-27

Abstract

The method involves switching bursts of a transmitter output signal or a receiver input signal alternating between several antennas. Preferably, the radio receiver and the radio transmitter have each at least two separate antennas (AS1,AS2) which receive and transmit the same information (I), respectively, in the form of bursts. The information is processed in a signal conditioning circuit (AS) in the transmitter to form bursts. The receiver and the transmitter each include a switch (U1) which switches the two antennas between two bursts.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von der Gattung, wie im unabhängigen Anspruch 1 angegeben. Eines der wesentlichen Probleme in der Funkübertragungstechnik insbesondere Mobilfunkübertragungstechnik ist der zeitabhängige Schwund (Fading) des Empfangssignales. Werden digitale Übertragungsverfahren verwendet, dann führen diese Fadings zu vielen Bitfehlern bei der Übertragung, wie beispielsweise unter dem Stichwort "Interferenzschwund" im Taschenbuch der Nachrichtentechnik, 2. Aufl., Berlin: Schiele und Schön, 1994, Seite 185 beschrieben.The invention is based on the genus, as in the independent Claim 1 specified. One of the major problems in the Radio transmission technology in particular Cellular transmission technology is the time-dependent fading (Fading) of the received signal. Go digital Transmission method used, then these fadings result too many bit errors in the transmission, such as under the keyword "interference loss" in the paperback of the Telecommunications, 2nd edition, Berlin: Schiele and Schön, 1994, page 185.

Ein seit langem bekanntes Verfahren zur Milderung dieser Störungen ist das Antennendiversity, vgl. Taschenbuch der Nachrichtentechnik, Seiten 187 und 188. Das Empfangssignal wird dabei nicht nur von einer Antenne aufgenommen, sondern von mehreren, in der Praxis werden meist zwei verwendet. Die Antennen sollten dabei einen so großen räumlichen Abstand voneinander haben, daß die Fading-Ereignisse im statistischen Sinne möglichst unabhängig voneinander sind. A long-known method of mitigating this Interference is antenna diversity, cf. Paperback of the Telecommunications, pages 187 and 188. The received signal is not only picked up by an antenna, but of several, two are usually used in practice. The Antennas should have such a large spatial distance from each other that the fading events in statistical senses are as independent as possible.

Die Wahrscheinlichkeit, daß an allen Antennen gleichzeitig ein Fading auftritt, ist dann wesentlich geringer als die Wahrscheinlichkeit, daß an irgendeiner der beteiligten Antennen ein Fading auftritt. Durch eine geeignete Kombination der Antennensignale kann man dann ein Gesamtempfangssignal erzeugen, dessen Amplitude entsprechend selten einbricht.The probability of being on all antennas at the same time fading occurs is then much less than that Probability of participating in any of the Antenna fading occurs. By a suitable one You can then combine the antenna signals Generate total received signal, its amplitude accordingly rarely breaks in.

Ein besonders einfaches Verfahren hierzu besteht darin, die Pegel der Antennensignale zu bestimmen und nur das Signal zu verwenden, das den größten Pegel hat.A particularly simple method for this is to use the Determine level of antenna signals and only the signal too that has the highest level.

In digitalen Mobilfunksystemen gibt es weitere Möglichkeiten zur Erzeugung von Diversity. In dem von der GSM-spezifizierten Mobilfunksystem wird zum Beispiel ein Verfahren verwendet, das aus einer Kombination von langsamem Frequenzsprungverfahren (slow frequency-hopping) und einem geeigneten Fehlerkorrekturverfahren besteht. Das Übertragungsverfahren ist ein Burstübertragungsverfahren, d. h., die zu übertragenden Datenbits werden in Paketen einer bestimmten Länge (Burst) übertragen. Slowfrequency-hopping bedeutet, daß jeder Burst auf einer anderen Frequenz übertragen wird als der vorhergehende. Die Übertragungsverhältnisse bei den verschiedenen Frequenzen sind in der Regel unterschiedlich, so daß ein Fading-Zustand nicht auf Dauer stabil bleiben kann. Ist zum Beispiel der n-te Burst von einem Fading betroffen, dann besteht eine gute Chance, daß dies nicht mehr für den (n+1)-ten gilt, da dieser auf einer anderen Frequenz übertragen wird. Durch das Fehlerkorrekturverfahren muß der zu übertragenden Information so viel Redundanz zugefügt werden und gleichzeitig Information und Redundanz so geschickt auf die verschiedenen Bursts verteilt werden, daß die gesamte Information rekonstruiert werden kann, auch wenn einmal ein Burst durch Fading unlesbar gestört wird. Mit dieser Methode kann die Information über Fadings hinweggerettet werden. Voraussetzung ist lediglich, daß Fading-Zustände nicht über längere Zeit stabil bleiben, was durch das slowfrequency hopping erreicht wird.There are other options in digital mobile radio systems to create diversity. In that of the For example, GSM-specified mobile radio system is a Process used that is a combination of slow Frequency hopping and one suitable error correction procedures. The Transmission method is a burst transmission method d. that is, the data bits to be transmitted are packets of one certain length (burst) transmitted. Slow frequency hopping means that each burst is on a different frequency is transmitted as the previous one. The Transmission ratios at the different frequencies are usually different, making a fading state cannot remain stable in the long run. For example, is the nth burst affected by fading, then there is one good chance that this no longer applies to the (n + 1) th because this is transmitted on a different frequency. By the Error correction procedure must be the one to be transmitted Information so much redundancy is added and At the same time, information and redundancy are so adept at the Different bursts are distributed that the whole Information can be reconstructed even if one time Burst is illegibly disturbed by fading. With this method the information about fadings can be saved. The only requirement is that fading states do not have remain stable for a long time, which is due to the slow frequency hopping is achieved.

Die soeben erwähnten Fehlerschutzverfahren sollten im Mobilfunk auch dann verwendet werden, wenn kein slow frequency-hopping implementiert ist. Die Fehlerschutzverfahren bringen auch dann wesentliche Verbesserungen, wenn sich die Mobilstation so schnell bewegt, daß allein dadurch ein Fadingzustand nicht über längere Zeit stabil bleibt.The error protection procedures just mentioned should be in Mobile radio can also be used when no slow frequency hopping is implemented. The Error protection procedures also bring essentials Improvements when the mobile station turns so quickly moves that a fading condition does not go beyond that alone remains stable for a long time.

Advantages of the invention

Der Anmeldungsgegenstand mit den Merkmalen des Anspruches 1 hat folgenden Vorteil:
Das Antennen-Hopping entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein weiteres Verfahren zur Vermeidung längerfristiger Fading-Zustände. Bei der Beschreibung des Antennen-Diversities wurde bereits vermerkt, daß die Fading- Zustände an mehreren, voneinander hinreichend räumlich separierten Antennen im statistischen Sinne nahezu unabhängig voneinander sind. Anstatt das Empfangssignal aller Antennen gleichzeitig auszuwerten, kann man auch von Burst zu Burst zwischen den vorhandenen Antennen hin- und herschalten. Der resultierende Effekt ist der gleiche wie beim Slowfrequency-Hopping.The subject of the application with the features of claim 1 has the following advantage:
Antenna hopping in accordance with the method according to the invention is a further method for avoiding long-term fading states. When describing the antenna diversity, it has already been noted that the fading states on several antennas which are sufficiently spatially separated from one another are virtually independent of one another in the statistical sense. Instead of evaluating the reception signal of all antennas at the same time, you can switch back and forth between the existing antennas from burst to burst. The resulting effect is the same as with slow frequency hopping.

Der besondere Vorteil von Antennen-Hopping besteht darin, daß es keine Rolle spielt, ob es auf der Sende- oder Empfangsseite angewendet wird, und daß im Gegensatz zum Slowfrequency-Hopping, bei dem Sender und Empfänger synchron die Frequenzen wechseln müssen, die jeweilige Gegenseite nicht zu wissen braucht, ob das Antennen-Hopping angewendet wird oder nicht. Es besteht also die Möglichkeit, Antennen- Hopping in den Sendern der Basisstation eines Mobilfunksystems anzuwenden. Sind geeignete Fehlerschutzverfahren vorhanden (was beim GSM-System der Fall ist), dann verbessern sich die Empfangsverhältnisse ohne weitere Maßnahmen für alle Mobilstationen. Diese Verbesserungen sind insbesondere signifikant, wenn eine Mobilstation sich nur langsam bewegt (zum Beispiel Handgeräte von Fußgängern) und kein Frequenzsprungverfahren (Frequency-Hopping) angewendet wird, bzw. wenn das Frequency-Hopping keinen signifikanten Gewinn bringt, weil die Übertragungsverhältnisse bedingt durch eine ungünstige physikalische Situation auf den verschiedenen Frequenzen nicht hinreichend verschieden sind.The particular advantage of antenna hopping is that that it doesn't matter whether it's on the broadcast or Receiving side is applied, and that in contrast to Slow frequency hopping, in which the transmitter and receiver are in sync the frequencies have to change, the opposite side does not need to know whether antenna hopping is applied will or not. So there is the possibility of Hopping in the transmitters of a base station To apply mobile radio system. Are suitable Error protection procedures exist (which is the case with the GSM system of Is the case, then the reception conditions improve without further measures for all mobile stations. This Improvements are particularly significant when one Mobile station moves slowly (for example Pedestrians' handsets) and no frequency hopping (Frequency hopping) is used, or if that Frequency hopping does not bring a significant profit because the transfer ratios due to an unfavorable physical situation on the different frequencies are not sufficiently different.

Dennoch ist eine Kombination mit einem Frequenzsprungverfahren und/oder mit anderen Diversity- Verfahren nicht prinzipiell ausgeschlossen.Still a combination with one Frequency hopping and / or with other diversity Process not excluded in principle.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den restlichen Ansprüchen angegeben.Advantageous further developments are in the rest Claims specified.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung gezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es ist dargestellt inAn embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained. It is shown in

Fig. 1 ein Prinzip-Blockschaltbild eines Funksenders; FIG. 1 is a principle block diagram of a radio transmitter;

Fig. 2 ein Prinzip-Blockschaltbild eines Funkempfängers. Fig. 2 is a basic block diagram of a radio receiver.

Description of the embodiment

Der Funksender nach Fig. 1 besteht aus einer senderseitigen Aufbereitungsschaltung AS mit einem Eingang für die zu übermittelnde Information I und mit nachgeschaltetem Sendeverstärker VS, dem ein Umschalter U1 zur Umschaltung zwischen zwei Sendeantennen AS1 und AS2 folgt. Zur Steuerung des Umschalters U1 ist eine senderseitige Steuerschaltung SS vorgesehen, die ihrerseits von der Aufbereitungsschaltung AS gesteuert wird.The radio transmitter according to Fig. 1 consists of a transmitter-side processing circuit AS having an input for the information to be transmitted I and with a downstream transmission amplifier VS, followed by a switch U1 for switching between two transmit antennas AS1 and AS2. To control the switch U1, a transmitter-side control circuit SS is provided, which in turn is controlled by the conditioning circuit AS.

In Fig. 2 ist die alternative Möglichkeit für einen Funkempfänger dargestellt. Auch hier sind wieder zwei voneinander beabstandete Antennen wie beim Antennen- Diversity vorgesehen, nämlich die Empfangsantennen AE1 und AE2, deren Zuleitungen zu einem Umschalter U2 führen, dem ein Empfangsverstärker VE folgt. Diesem ist eine empfängerseitige Auswerteschaltung AE nachgeschaltet, welche die Informationen I liefert. Von der Auswertungsschaltung AE ist eine empfängerseitige Steuerschaltung SE gesteuert, die ihrerseits den Umschalter U2 steuert.In FIG. 2, the alternative possibility is shown for a radio receiver. Here too, two antennas spaced apart from one another are provided, as in the case of antenna diversity, namely the receiving antennas AE1 and AE2, the feed lines of which lead to a changeover switch U2, which is followed by a receiving amplifier VE. This is followed by an evaluation circuit AE on the receiver side, which supplies the information I. A control circuit SE on the receiver side is controlled by the evaluation circuit AE and in turn controls the changeover switch U2.

Funktion des bevorzugten Ausführungsbeispiels:
In Fig. 1 werden die Informationen I in der Aufbereitungsschaltung AS zu Bursts verarbeitet, die über den Sendeverstärker VS und den Umschalter U1 abwechselnd auf eine der Antennen AS1 bzw. AS2 gelangen. Zusätzlich erzeugt die Aufbereitungsschaltung AS im Takt der Bursts ein Signal für die Steuerschaltung SS, die jeweils zwischen zwei Bursts die Umschaltung des Umschalters U1 veranlaßt.Function of the preferred embodiment:
In FIG. 1, the information I is processed in the processing circuit AS into bursts, which pass alternately to one of the antennas AS1 and AS2 via the transmission amplifier VS and the changeover switch U1. In addition, the processing circuit AS generates a signal for the control circuit SS in time with the bursts, which causes the switchover of the switch U1 to switch between two bursts.

In Fig. 2 gelangen gesendete Bursts mit unterschiedlichen Schwunderscheinungen gleichzeitig auf die Empfangsantennen AE1 und AE2. Nach gelungener Synchronisation wird durch den Umschalter U2 abwechselnd ein Burst von der Antenne AE1 und der nächste von der Antenne AE2 zum Empfangsverstärker VE geleitet und nachfolgend in der Auswerteschaltung AE ausgewertet. Die Auswertung führt zu einem Steuersignal für die empfängerseitige Steuerschaltung SE, welche den Umschalter U2 jeweils zwischen zwei Bursts umschaltet.In FIG. 2, transmitted bursts with different fading phenomena reach the receiving antennas AE1 and AE2 simultaneously. After successful synchronization, the switch U2 alternately sends a burst from the antenna AE1 and the next from the antenna AE2 to the reception amplifier VE and subsequently evaluates it in the evaluation circuit AE. The evaluation leads to a control signal for the receiver-side control circuit SE, which switches the changeover switch U2 between two bursts.

Die Aufbereitungsschaltung AS bzw. die Auswerteschaltung AE müssen in der Lage sein, den Bursttakt zu erkennen, um den Umschalter U1 bzw. U2 synchron zum Auftreten der Bursts zu steuern.The processing circuit AS or the evaluation circuit AE must be able to recognize the burst clock to the Switch U1 or U2 synchronous to the occurrence of the bursts Taxes.

Abwandlungsmöglichkeiten:
Wie schon erwähnt, kann entweder die Sendeseite oder die Empfangsseite nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 ausgerüstet sein, oder es können auch sowohl die Sende- als auch die Empfangsseite das Antennen-Hopping-Verfahren anwenden.Modifications:
As already mentioned, either the transmitting side or the receiving side according to FIG. 1 or FIG. 2 can be equipped, or both the transmitting side and the receiving side can also use the antenna hopping method.

Claims

1. A method for reducing time-dependent fading by using several spaced antennas on the receiving and / or transmitting side of a radio transmission system, characterized in that the transmitter output signal or receiver input signal alternately from burst to burst between the antennas (AS1, AS2 or AE1, AE2) is switched back and forth.

2. The method according to claim 1, characterized by its Use in digital mobile radio.

3. Radio receiver for receiving bursts with at least two spatially spaced antennas (AE1, AE2) for reception the same information (I), characterized in that it a switching device (U2) for switching between the Has antennas and controlled the switching device is that the switchover between two bursts he follows.

4. Radio transmitter for sending bursts with at least two spatially spaced antennas (AS1, AS2) for transmitting the same information (I), characterized in that it a switching device (U1) for switching between the Has antennas and controlled the switching device is that the switchover between two bursts he follows.