DE3508900C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anordnung ist aus der US 44 95 653 A bekannt.

Bei Funkfeldern mit Frequenzen oberhalb 30 MHz erfolgt in weiten Bereichen die Funkversorgung vornehmlich über Reflexionen, d. h. am Empfänger steht keine direkte Feldkomponente vom Sender an. Es tritt das charakteristische Rayleigh Fading auf, dessen Interferenzeinbrüche im bewegten Empfänger Knacke usw. erzeugen und die Sprachverständlichkeit sowie die Telegrammauswertung verschlechtern, je mehr sich der Medianwert (50% der Feld­ stärken oberhalb, 50% unterhalb dieses Wertes per Definition) der Feldstärke der Empfängerschwelle nähert. Die Figur zeigt einen typischen Feldverlauf. In mehrzelligen Funknetzen mit mehreren Versorgungsfrequenzen, z. B. beim Zugfunk oder beim Autotelefon oder bei anderen Mobilfunknetzen, ist es erforderlich, ein Schaltkriterium in Abhängigkeit von der Qualität des Funkfeldes zu gewinnen, z. B. um die Suche nach einer besseren neuen Frequenz einzuleiten.

Aus der US 44 95 653 A ist eine Anordnung der eingangs genannten Art bekannt, welche einen Empfänger mit Antennendiversity mit einer Meßeinrichtung enthält, mit deren Hilfe die beste von zwei oder mehreren Antennen ausgewählt wird. Dabei kommt es nicht auf den Absolutwert der Feldstärke an, sondern es wird eine Relativ­ messung bzw. -bewertung durchgeführt.

Eine weitere Anordnung ist aus der US 38 18 476 A bekannt, die ein Mehrempfängersystem enthält, bei dem aus dem Empfangssignal eines Empfängers zwei Referenzsignale für eine obere und eine untere Schwelle der Feldstärke hergeleitet werden und bei dem die Feldstärken aller Empfänger daraufhin verglichen werden, ob sie innerhalb der beiden Schwellen liegen. Auch hier wird eine Relativmessung bzw. -bewertung durchgeführt.

Eine dritte Anordnung ist aus der WO-84/00 653 bekannt, welche einen Empfänger mit Antennendiversity enthält, bei dem die Feldstärke an jeder Antenne zweimal oder mehrmals gemessen wird und der größte Meßwert als Feldstärkewert ausgewählt wird, so daß auch hier die Feldstärke relativ gemessen bzw. bewertet wird.

Schließlich ist aus "Signal und Draht", Heft 7/8, 1971, S. 177 ff, eine Anordnung der eingangs genannten Art bekannt, welche beim Zugfunk zur Anwendung kommt. Diese Anordnung prüft laufend, ob während einer Zeitdauer von 1,2 Sekunden eine störungsfreie Zeit von mindestens 0,6 Sekunden vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird auf die nächste Frequenz innerhalb einer Vierergruppe umgeschaltet. Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß sie temperaturabhängig ist und in manchen Funkfeldern zu früh und zu oft umschaltet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs ge­ nannten Art anzugeben, die eine absolute Bewertung der ge­ messenen Feldstärke ermöglicht und präzise auf jede gewünschte Schaltschwelle einstellbar ist und die außerdem temperatur­ unabhängig ist.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Die Ansprüche 2 und 3 enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß im Rayleigh-Feld das Verhältnis von mittlerer Verbindungsdauer zu mittlerer Schwunddauer bei einer vorgegebenen Schwelle unterhalb des Medianwertes unabhängig ist von der Funkfrequenz und der Geschwindigkeit eines bewegten Empfängers.

Erfindungsgemäß wird eine absolute Kanalbewertung realisiert, indem fortlaufend zu quasi periodischen Zeitpunkten a) das Über- bzw. Unterschreiten einer fest vorgegebenen (absoluten) Schwelle der Feldstärke gemessen wird, b) die Über- bzw. Unter­ schreitungen dieser Schwelle mit gegebenenfalls verschiedenen Zeitkonstanten (n≠k) aufintergriert werden und c) die Integrationswerte zur Gewinnung eines Schaltkriteriums mit einem bestimmten, fest vorgegebenen (absoluten) Vergleichswert ver­ glichen werden, welcher der fest vorgegebenen (absoluten) Schwelle der Feldstärke entspricht.

Das aus diesem Vergleich ableitbare Schaltkriterium besagt, daß die Qualität der Funksignale brauchbar bzw. nicht brauchbar ist, je nachdem ob die Integrationswerte der bestimmten, fest vor­ gebenem Vergleichswert über- bzw. unterschreiten.

Der Vorteil der absoluten Kanalbewertung besteht darin, daß sowohl Überschreitungen einer bestimmten, fest vorgegebenen Mindestfeldstärke (Schwelle) als auch die Zahl der Fading­ einbrüche berücksichtigt werden, so daß es möglich ist, eine einheitliche und von den aktuellen Gegebenheiten unabhängige Bewertung der Qualität von Funksignalen festzulegen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Im Ausführungsbeispiel ist eine Funkfrequenz bei 450 MHz vorgesehen. Bei einer Schwelle von 2 µV Empfängerspannung soll ein Schaltkriterium abgegeben werden und eine Funk­ versorgung von 95% gewährleistet sein (also 5% mittlere Schwunddauer). Dies ist ungefähr der Fall, wenn der Me­ dianwert um 12 dB über der Schwelle liegt. Diese Verhält­ nisse sind in der Figur eingezeichnet.

Ein Mikroprozessor als Steuereinrichtung bewirkt eine quasi periodische Feldstärkemessung durch eine Feldstärke­ meßeinrichtung. Liegt der Meßwert über einer Schwelle von z. B. 2 µV, so addiert eine Zähleinrichtung n Zählwerte in einen Akkumulator - in der Figur durch aufsteigende Treppenstufen angedeutet. Liegt der Meßwert unter der Schwelle, so subtrahiert die Zähleinrichtung k Zählwerte aus dem Akkumulator - in der Figur durch abfallende Treppenstufen angedeutet. Da die Schwundeinbrüche kürzer sind als die Verbindungszeiten, ist im Beispiel k < n zu wählen und so einzustellen, daß bei der gewünschten 95%-Versorgung an der Schwelle der Akkumulator auf einem Gleichgewichtsstand gehalten wird. Das zu wählende Ver­ hältnis von k : n hängt auch von den zeitlichen Abständen der Feldstärkemessungen ab, ist aber durch Versuche leicht zu ermitteln. Es liegt im Ausführungsbeispiel, wo die Messungen lediglich in Abständen von etwa 10 msec durch­ geführt wurden, zwischen 19 : 1 und 24 : 1.

Damit bei deutlich über der Schwelle liegenden Feldstärke­ werten der Akkumulatorstand nicht unbegrenzt ansteigt, wird ein maximaler Zählstand vorgegeben. Außerdem ist bei jedem Meßbeginn ein Startwert für den Zählstand in den Akkumulator zu laden. Die bestgeeigneten Werte sind leicht durch Versuche zu ermitteln und sind u. a. nach den sta­ tistischen Schwankungen des Zählstands um den Gleichge­ wichtszustand an der Schwelle herum zu bemessen.

Im Ausführungsbeispiel beträgt der Startwert für den Zählstand des Akkumulators 128, für den maximalen Zähl­ stand 255 Einheiten.

Sinkt der Medianwert weiter ab, so daß der oben erläuterte Gleichgewichtszustand an der Schwelle nicht mehr gegeben ist, dann liegen die Feldstärkemeßwerte häufiger unter der Schwelle; der Akkumulator wird rasch entladen und bewirkt ein Schaltkriterium, sobald er vollständig entladen ist (Kreis und Pfeil in der Figur).

Die erfindungsgemäße Anordnung ist präzise einstellbar und spricht sehr scharf an. Das Schaltkriterium kann z. B. verwendet werden, um bei linienförmigen Funkverbindungen (Zugfunk) einen Suchlauf nach einer besseren Versorgungs­ frequenz auszulösen, oder um bei Autotelefonnetzen das Weiterreichen einer bestehenden Funkverbindung von einer Funkzelle zu einer benachbarten einzuleiten ("Hand-off"), oder um ein Kriterium bei der Signalisierung von Funkka­ nalqualitäten zu gewinnen usw.

Claims (3)

1. Anordnung zur Gewinnung eines Schaltkriteriums aus einer Feld­ stärkemessung, für Funkgeräte in Funkfeldern, bei denen die Funkverbindung vornehmlich über Reflexionen erfolgt, mit einer Feldstärkemeßeinrichtung, welche die Feldstärke fortlaufend mißt, und mit einer Vergleichseinrichtung, welche zur Gewinnung des Schaltkriteriums fortlaufend aus den gemessenen Feldstärke­ werten erste andere Werte ableitet und jeden dieser ersten anderen Werte mit jeweils einem zweiten anderen Wert vergleicht, wobei das Schaltkriterium darin besteht, daß beim jeweiligen Wertevergleich der erste andere Wert entweder größer gleich () oder kleiner (<) als der zweite andere Wert ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Feldstärkemeßeinrichtung ist auf eine fest vorgegebene Schwelle eingestellt;
• - eine Steuereinrichtung bewirkt laufend Feldstärkemessungen durch die Feldstärkemeßeinrichtung zu quasi periodischen Zeitpunkten;
• - die Vergleichseinrichtung enthält eine Zähleinrichtung mit einem Akkumulator, welche Zähleinrichtung zur Ableitung der ersten anderen Werte jedesmal n Zählwerte in den Akku­ mulator addiert, wenn die gemessene Feldstärke über der Schwelle liegt, und k Zählwerte aus dem Akkumulator subtrahiert, wenn die gemessene Feldstärke unter der Schwelle liegt, mit n, k = ganze Zahlen;
• - der Akkumulator weist einen vorgegebenen maximalen oder minimalen Zählstand auf;
• - es ist nur ein zweiter anderer Wert vorgesehen, der ein bestimmter fest vorgegebener Zählstand ist, welcher der fest vorgegebenen Schwelle der Feldstärkemeßeinrichtung entspricht;
• - das Schaltkriterium besagt, daß die Qualität der Funk­ signale brauchbar ist, wenn der Zählstand im Akkumulator den bestimmten, fest vorgegebenen Zählstand überschreitet, oder unbrauchbar ist, wenn der Zählstand im Akkumulator den bestimmten, fest vorgegebenen Zählstand unterschreitet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Akkumulator bei Meßbeginn ein Startwert zugewiesen wird.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zählwerte n und k entsprechend den gewünschten Feldstärke- und Schaltkriterien gewählt sind.