DK147534B - System til informationsoverfoering over radio - Google Patents

Description

147534

Opfindelsen angår et system til digital informationsoverføring for bevægelige abonnentstationer i et stort område med et radionet, der har flere radiokoncentratorer med en indbyrdes rumlig beliggenhed som i et cellularsystem med hinanden overlappende radioområder, og som har en frekvensfordelingsplan for radiokoncentratorerne, der i vidt omfang udelukker samkanalforstyrrelser i hvert radioområde incl. en udvidet randzone, og hvor den radioorganisationen vedrørende informationsudveksling mellem abonnentstationerne og radioområderne i det væsentlige foretages over centrale organisationskanaler.

For mobile offentlige og ikke-offentlige radiotjenester eksisterer der en hel række af radionet med forskelligartet struktur. Der skelnes her mellem den offentlige bevægelige landsradio og den ikke- 2 147534 offentlige bevægelige landsradio. Den offentlige bevægelige landsradio omfatter de mobile telefonabonnenter, der over radioformidlinger kan forbindes med det offentlige telefonnets vælgeformidlinger.

Til den ikke-offentlige bevægelige landsradios abonnentgrupper hører de offentlige sikkerhedsorganer såsom politi, brandvæsen, uheld- og katastrofebeskyttelseskorps samt tjenesteydelsesgrupper såsom taxaforetagender, transportforetagender, industriradio, forretningsradio, byggeforetagender og lignende. For en stor del af den ikke-offentlige landsradios abonnenter, der ikke er interesseret i fjerntrafik, er de lokale radiokoncentratorer tilstrækkelige til informationsoverføringen. Disse abonnentgrupper føres altså ikke over radiotelefonformidlingen, men de gennemkobles i et internt koblingsfelt. Foruden disse mobile radiotjenester findes der også radiotjenester for stationære abonnenter, der imidlertid udelukkende er begrænset til tyndt beboede områder.

Foruden overføring af taleinformation er også informationsoverføring i form af tekst og billeder efterspurgt. En yderligere form for radiotjenester kan bestå i udsendelsen af et opkald, f.eks. et personopkald eller et nødopkald.

De forskellige radiotjenester og de forskellige abonnentgrupper og den deraf resulterende mangfoldighed af forskellige radionet betinger en udpræget dårlig frekvensøkonomi. Også omkostningerne til det tekniske udstyr er delvis overordentlig høje, fordi radiokoncen-tratorerne skal udlægges til den forventede spidsbelastning inden for det pågældende radioområde. Den yderligere udbygning af radiotjenesterne modvirkes i den ikke-offentlige bevægelige landsradios område navnlig af den utilstrækkelige frekvensøkonomi og i den offentlige bevægelige landsradios område af de overordentlig høje investeringsomkostninger .

Med henblik på her at opnå en større fleksibilitet i radionet, som under anvendelse af en cellularstruktur har en væsentligt forbedret frekvensøkonomi, kan, som anvist i tysk fremlæggelsesskrift nr.

2 423 603, den radioorganisationen vedrørende informationsudveksling mellem abonnentstationerne og radioområderne i det væsentlige foretages over centrale organisationskanaler, som drives i frekvensmul-tipleks, og som har en radioområdekending. Det totale område for dette kendte system er opdelt i flere zoner, til hver af hvilke der er knyttet en fast station og en gruppe kanaler, og hvor hver kanalgruppe består af flere informationsoverføringskanaler og en udskifte- 147534 3 lig kaldesignalkanal. Over kaldesignalkanalen sker tildelingen af en ledig informationskanal i afhængighed af kaldesignalet. I tilfælde af, at alle informationskanaler i den pågældende kaldesignalka-nals kanalgruppe hørende til den faste station i en første zone er optaget, bliver der ved et yderligere kaldesignal over kaldesignalkanalen tildelt denne kanalgruppe en anden ledig kanal til informationsoverføringen. Denne kanaltildeling sker uafhængigt af de pågældende kanalers overføringskvalitet.

Til grund for opfindelsen ligger den opgave navnlig til mobile radiotjenester at angive en løsning, der gør brug af centrale organisationskanaler, og som både forbedrer sådanne systemers frekvensøkonomi yderligere og væsentligt nedsætter det tekniske opbud til radiokoncentratorerne for en forudbestemt spidstrafikbelastning.

Med udgangspunkt i et system til digital informationsoverføring af den indledningsvis omhandlede art løses denne opgave ifølge opfindelsen ved, at hver bevægelige abonnentstation ved sin aktivering ved afspørgning af mindst en central organisationskanal, i hvilken der fortløbende overføres informationer om ledige kanaler og den radioområdet vedrørende trafikbelastning, halvautomatisk eller fuldautomatisk ud fra sin egen radiotekniske situation og under hensyntagen til den radioområdet vedrørende trafikbelastning af nettet afgør, hvilket radioområde den tilknytter sig, at endvidere hver bevægelige abonnentstation, som er tilmeldt ved et radioområde, i ubelagt tilstand til stadighed overvåger antallet af de i det tilknyttede radioområde af den pågældende radiokoncentrator til rådighed stillede ledige kanaler, ved konstatering af dettes aftagen under en forudbestemt grænseværdi undersøger muligheden for et områdeskift til et andet radioområde med et denne grænseværdi overskridende antal af ledige kanaler og ved et positivt resultat fuldfører dette skift ved afmelding ved et radioområde og tilmelding ved et andet radioområde, hvis - og kun hvis - abonnentstationens egen radiotekniske situation i henseende til det andet radioområde ligeledes garanterer en tilstrækkelig god informationsoverføring.

Ved opfindelsen gås der ud fra det kendte forhold, at man ved den rumlige indbyrdes anbringelse af radiokoncentratorerne som i et cellularsystem kan nøjes med et forholdsvis ringe antal sende- og modtagefrekvenser, hvis de radiokoncentratorer, der har de samme sende- og modtagefrekvenser, har en tilstrækkelig stor afstand fra hinanden, således at samkanalforstyrrelser i en radiokoncentrators om- . 4 147534 råde er udelukket. Eksempelvis er der i Jahrbuch des elektrischen Fernmeldewesens, 21. årgang, 1970, Verlag fur Wissenschaft und Leben, Georg Heidecker, Bad Wlndsheim, sider 305-311, navnlig side 308, fig.

1, angivet et cellularsystem, der kan nøjes med syv frekvensgrupper, og hvor frekvensfordelingen mellem de enkelte radiokoncentratorer sker efter en såkaldt rhombekøreplan.

Opfindelsen bygger nu på den erkendelse, at det antal sendemodtagefrekvenser, som en radiokoncentrator skal stille til rådighed, og som afhænger af den forventede spidstrafikbelastning, kan nedsættes ved, at de bevægelige abonnentstationer får den frihed, at de efter forudbestemte kriterier selv kan afgøre, ved hvilken radiokoncentrator de vil tilmelde sig, idet der forud gives et mindste antal af gunstige kanaler, der af radiokoncentratoren er tilbudt som ledige, og som er bestemt ud fra deres egen radiotekniske situation. I denne sammenhæng tilkommer der for så vidt kriteriet med den radioområdet vedrørende trafikbelastning en særlig betydning, som abonnentstationerne herved sættes i stand til at forebygge truende overbelastninger af en radiokoncentrator og dermed dens blokering til formidling af yderligere kanaler ved at undvige til naboradiokoncen-tratorer. Virkningsmæssigt kan denne funktion af de bevægelige abonnentstationer beskrives som et trafikbelastningsafhængigt åndedræt af radioområderne. Hvis et radioområdes trafikbelastning tiltager til spidsbelastningen, trækker det sig så at sige saimien, medens naboradioområderne strækker sig ind i dets udvidede randzone. Den omvendte proces finder sted, hvis trafikbelastningen i et radioområde aftager til lavere værdier, og de ledige kanaler behøves til aflastning af naboradioområder. Eksempelvis overvåger hver bevægelige abonnentstation den radioområdet vedrørende trafikbelastning af nettet ved konstatering af antallet af ledige kanaler i det abonnentstationen tilknyttede henholdsvis tilknyttelige radioområde.

Hensigtsmæssigt består den i den centrale organisationskanal overførte trafikinformation blot af en angivelse af, om radiokoncen-tratorens belastning ligger under eller over en forudbestemt kritisk tærskel.

I en videreudvikling ifølge opfindelsen sker informationsoverføringen digitalt, fortrinsvis i binær frekvensmodulation. Binære signaler lader sig som bekendt overordentlig godt regenerere, således at den for en upåklagelig modtagelse af et sådant binært signal nødvendige signal/støjafstand kan formindskes til mindre end 10 dB.

5 147534

Dette indebærer en uddybning af den udvidede randzone for et radioområde og dermed en forøgelse af de hinanden overlappende områder af naboradioområder, i hvilke en bevægelig abonnentstation kan vælge mellem to og flere radioområder med henblik på udførelse af en informationsoverføring. Overføringen af informationssignalerne på digital form har også den store fordel, at informationerne på enkel, sikker og økonomisk måde kan beskyttes mod ubeføjet aflytning ved digital kodning.

Desuden byder den digitale overføring på den overordentlig store fordel, som ligger i en standardisering af et sådant radionet for de mest forskelligartede radiotjenester, nemlig ved at overføringen af forskellige informationer såsom tale, tekst, stillestående billeder, personopkald, nødopkald osv. udføres med en standardiseret bithastighed over standardiserede radioapparater.

Hensigtsmæssigt andrager den standardiserede bithastighed ca.

5 kbit/s, efter hvilken forholdsvis .bredbåndede informationer såsom tale tilpasses før deres egentlige overføring ved anvendelse af redundansformindskende metoder.

Den store fleksibilitet for et ifølge opfindelsen arbejdende radionet med hensyn til variationer af den radionettet vedrørende trafikbelastning gør det muligt at udlægge ra-diokoncentratorerne til en middeltrafikbelastning med hensyn til deres sender/modtager-radioudstyr, hvorved der ikke blot spares frekvenser, men også opnås en betydelig reduktion af det tekniske opbud.

Opfindelsen er i det følgende forklaret nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en skematisk fremstilling af et som et cellularsystem opbygget radionet, fig. 2 en skematisk fremstilling af virkemåden af det i fig. 1 viste cellularsystem, og fig. 3 forløbet af radiofeltstyrken som funktion af afstanden i et radionet ifølge figurerne 1 og 2.

Pig. 1 viser grundskemaet for et udvidelsesdygtigt mobilt radionet, hvor radiokoncentratorerne rumligt er anbragt som i et cellularsystem. Middelradius for et radioområde, der i fig. 1 er betegnet med R, andrager ca. 15 km. Radionettet arbejder eksempelvis med frekvensduplex i UHF-området ved ca. 450 MHz. Sendebånd og modtagebånd har en for en fuldstændig elektromagnetisk forenelighed nød- 147534 6 vendig frekvensafstand på ca. 10 MHz. Sende- og modtagebånd er organiseret på standardiseret måde med hensyn til deres frekvenstilknytning.

Som det fremgår af fig. 1, er radionettet opdelt i frekvenstilknytningsområder, der hver for sig har syv radiokoncentratorer med cifrene 1-7. I fig. 1 er tre forskelligt skraverede frekvenstilknytningsområder fremhævet. De med 1 betegnede radiokoncentratorer er i forhold til de øvrige radiokoncentratorer forsynet med et kryds, som skal antyde, at disse radiokoncentratorer er udvidet til radioformidlingspladser for forbindelsen til det offentlige telefonnets vælgeformidlingspladser. Frekvenstilknytningsområderne med deres syv radiokoncentratorer er alle opbygget ens, og de har den samme frekvensfordelingsplan. Radiokoncentratorernes numre 1-7 betegner samtidigt radioområdenumrene.

Med henblik på at det kan garanteres, at de mobile abonnenter kan nås uden afbrydelser, har radioområderne for radiokoncentrato-rerne 1-7 en gensidig overlapning. Også i overlapningsområdet skal der så vidt muligt ikke optræde nogen samkanalforstyrrelser eller forstyrrelser hidrørende fra flerdobbelt brug af en og samme kanal.

Samkanalforstyrrelser fra fjernere beliggende radiokoncentratorer er under hensyntagen til en af modulationsarten afhængig mind-stekanalstøjafstand mulig på modtagestedet for en mobil abonnentstation. Dette forhold må frekvensfordelingsplanen inden for et frekvenstilknytningsområde tilgodese under hensyntagen til det overordnede rumordningsskema for de op til hinanden grænsende frekvenstilknytningsområder .

Frekvenstilknytningen til de enkelte radiokoncentratorer er foretaget således, at radiokoncentratorer med de samme områdenumre, og som arbejder med de samme radiofrekvenser, i udførelseseksemplet har en indbyrdes mindsteafstand på ca. 80 km, således at samkanalforstyrrelser mellem umiddelbart ved siden af hinanden beliggende radioområder ikke kan optræde. Hvis eksempelvis sendebåndet subsidiært modtagebåndet er opdelt i 120 kanalgrupper med hver syv radiokanaler, tilknyttes der hensigtsmæssigt hvert radioområde en kanal pr. kanalgruppe, hvorhos beliggenheden af en til et bestemt radioområde hørende kanal indenfor kanalgruppen forbliver den samme. Således er eksempelvis den første kanal i en kanalgruppe tilknyttet radioområdet 1, den anden kanal er tilknyttet radioområdet 6, den tredje kanal er tilknyttet radioområdet 4 osv. Ved en sådan ind 147534 7 retning opnås det, at de i hvert radioområde benyttede radiokanaler altid har en indbyrdes frekvensafstand på seks kanaler, således at hvert radioområdes kanaler ligger så langt fra hinanden, at naboka-nalforstyrrelser fra områdets egne sendere med sikkerhed undgås.

Fig. 3 viser en optegnelse af dæmpningen af det med 0 dBm angivne sendeniveau som funktion af afstanden i kilometer for radioområderne FBI, FB2 og FB5 i et frekvenstilknytningsområde og radioområdet FBI i et nabofrekvenstilknytningsområde. Af forenklingsårsager er der i fig. 3 givet afkald på at angive det i virkeligheden optrædende spredningsområde for disse dæmpningsforløb.

Den halve middelafstand mellem to umiddelbart ved siden af hinanden beliggende radioområder i et frekvenstilknytningsområde er angivet med R' og andrager henført til fig. 1 ved en radius R på 15 km ca. 13,5 km. Denne forskel tilgodeser den indbyrdes overlapning mellem de op til hinanden grænsende radioområder. Svarende til frekvensfordelingsplanen arbejder radioområderne FBI, henført. til en radiokanal/med frekvensen fl og radioområderne FB2 og FB5, ligeledes henført til en radiokanal,med frekvenserne f2 og f5. Samkanalforstyrrelsesafstanden ved overgangsstedet fra radioområdet FBI til radioområdet FB2 i afstanden R' andrager ca.

35 dB. Den for digital overføring kritiske støjafstand på 6 dB nås først ved ca. 32 km. Disse værdier gælder for det mellemeuropæiske område med en middelterrænujævnhed på 50 m højdeforskel og en for radiokoncentratorerne antaget antennehøjde på 75 m.

Under forudsætning af en digital informationsoverføring kan en radiokoncentrator praktisk taget udstrække sin radioområdegrænse langt ind i de umiddelbart tilgrænsende radioområder, hvis dette med henblik på hjælp til naboen skulle være nødvendigt for et naboradioområde, og hvis den på grundlag af sin egen trafikbelastnings situation er i stand dertil. Med andre ord kan man på denne måde imødegå umiddelbart over abonnentstationerne truende overbelastninger af et radioområde på overordentlig fordelagtig måde, således at radiokon-centratorerne også under hensyntagen til kortvarigt optrædende spidsbelastninger kan udlægges for en middelstor trafikbelastning.

Under henvisning til fig. 2, som gengiver et udsnit af to frekvenstilknytningsområder i det i fig. 1 viste radionet, skal denne nabohjælpsfunktion mellem op til hinanden grænsende radioområder forklares nærmere. I den venstre del af tegningen vises inden for radioområdet 1 i det yderste randområde en mobil trafikabonnent 8 147534

Ti. Den har på et tidligere tidspunkt på grundlag af sin lokale situation tilmeldt sig ved radioområdet l's radiokoncentrator, men den er efter dette tidspunkt i ubelagt tilstand. I denne tilstand påkalder den fortløbende radiokoncentratorens centrale organisationskanal, i hvilken den bl.a. får meddelt en information om antallet af de ved radiokoncentratoren til rådighed stående ledige kanaler. Abonnentstationen TI konstaterer på et bestemt tidspunkt, at radiokoncentratorens trafikbelastning overskrider en kritisk tærskelværdi og på denne måde til abonnentstationen signalerer faren for en overbelastning. Abonnentstationen Ti undersøger derpå automatisk, om der for den ud fra dens radiotekniske situation består en brugbar forbindelse til et af naboradioområderne 3 og 4, hvilket sker under hensyntagen til trafikbelastningen af et af disse radioområder. Hvis denne undersøgelse giver et positivt resultat, afmelder abonnentstationen Ti sig hos radioområdet l's radiokoncentrator, og den tilmelder sig ved et passende naboradioområde 3 eller 4. Det betyder, at radioområdet l's radiokoncentrator ved en truende overbelastning på sin vis trækker sig sammen til delområdet A, idet det øvrige ringformede område A' med henblik på nabohjælp overtages af naboradioområderne for de i dette område værende mobile abonnentstationer. I fig. 2 er dette antydet ved hjælp af pile, der fra radioområderne 2-7 peger i retning mod radioområdet 1.

For radioområdet til højre i fig. 2 er vist det modsatte tilfælde. Den i radioområdet 2 værende abonnentstation T2 melder sig som følge af en af dette områdes radiokoncentrator indikeret truende overbelastning til hos radioområdet 1, som råder over et tilstrækkeligt antal ledige kanaler, og som derudover for abonnentstationen T2 ud fra dennes radiotekniske situation kan erkendes som egnet til en forbindelse. Her udstrækker radioområdet 1 på sin vis sit indflydelsesområde ringformet udefter i en udvidet randzone B, der medomfatter abonnentstationen T2 i radioområdet 2.

Claims (3)

9 147534

1. System til digital informationsoverføring for bevægelige abonnentstationer i et stort område med et radionet, der har flere radiokoncentratorer med en indbyrdes rumlig beliggenhed som i et cellularsystem med hinanden overlappende radioområder, og som har en frekvensfordelingsplan for radiokoncentratorerne, der i vidt omfang udelukker samkanalforstyrrelser i hvert radioområde incl. en udvidet randzone, og hvor den radioorganisationen vedrørende informationsudveksling mellem abonnentstationerne og radioområderne i det væsentlige foretages over centrale organisationskanaler, kendetegnet ved, at hver bevægelige abonnentstation (T1,T2) ved sin aktivering ved afspørgning af mindst en central organisationskanal, i hvilken der fortløbende overføres informationer om ledige kanaler og den radioområdet vedrørende trafikbelastning, halvautomatisk eller fuldautomatisk ud fra sin egen radiotekniske situation og under hensyntagen til den radioområdet vedrørende trafikbelastning af nettet afgør, hvilket radioområde (1, 2...7) den tilknytter sig, at endvidere hver bevægelige abonnentstation (T1,T2), som er tilmeldt ved et radioområde, i ubelagt tilstand til stadighed overvåger antallet af de i det tilknyttede radioområde (1,2,...7) af den pågældende radiokoncentra-tor til rådighed stillede ledige kanaler, ved konstatering af dettes aftagen under en forudbestemt grænseværdi undersøger muligheden for et områdeskift til et andet radioområde med et denne grænseværdi overskridende antal af ledige kanaler og ved et positivt resultat fuldfører dette skift ved afmelding ved et radioområde og tilmelding ved et andet radioområde, hvis - og kun hvis -abonnentstationens egen radiotekniske situation i henseende til det andet radioområde ligeledes garanterer en tilstrækkelig god informationsoverføring.

2. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den i den centrale organisationskanal overførte trafikinformation alene består i en angivelse af, om radiokoncentratorens belastning ligger under eller over en forudbestemt kritisk tærskel.

3. System ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at informationsoverføringen sker digitalt, fortrinsvis i form af binær frekvensmodulation.