FI101667B - Digitaalinen radioliikennejärjestelmä ja radiopuhelin - Google Patents

Description

101667

Digitaalinen radioliikennejärjestelmä ja radiopuhelin Keksinnön tausta Tämä keksintö liittyy yleisesti kaksisuuntaisiin 5 radioiiikennejärjestelmiin ja erityisesti sellaiseen jär jestelmään, jossa viestiliikennesoluilla voi olla erilaiset käyttöominaisuudet.

Tavanomaisessa solukkotyyppisessä kaksisuuntaisessa radioliikennejärjestelmässä, kun liikkuva radiopuhelin, 10 kuten käsi- tai matkapuhelin siirtyy paikasta toiseen, on usein välttämätöntä siirtää tai vaihtaa radiopuhelin solusta toiseen. Solukkotyyppisessä järjestelmässä, sen sijaan, että sillä olisi yksi ainoa kaiken kattava peitto-alue, yksi tai useampi tukiasema peittävät pienempiä alu-15 eitä eli soluja. Vierekkäiset solut toimivat tyypillisesti eri taajuuksilla häiriöiden välttämiseksi. Tavanomaisessa solukkopuhelinjärjestelmässä liikkuvan aseman siirtyessä solujen välillä, on välttämätöntä, että keskusoh-jain antaa liikkuvalle radiopuhelimelle ohjeet siitä, 20 mille taajuudelle tämän tulisi siirtyä saadakseen luotettavan viestiyhteyden toiseen soluun. Tehdäkseen näin ohjausaseman on määritettävä, millä solulla on paras viestiyhteys liikkuvan aseman kanssa. Tämä suoritetaan olennaisesti äänestyssovitelmalla, missä eri solujen 25 vastaanottimet ilmoittavat liikkuvan radiopuhelimen signaalin voimakkuuden tai laadun ja missä keskusasema vastaavasti osoittaa liikkuvan aseman viestiliikennesolulle. Vaikka tällainen ratkaisu aikaansaa solun kanavanvaihdon, se tarvitsee olennaisen investoinnin perusrakenteeseen ja 30 on mutkikas. On oltava vastaanottimia, jotka määrittävät vastaanotetun signaalin voimakkuuden kussakin solussa ja joiden kaikkien on oltava yhteydessä keskusasemaan, jonka täytyy määrätä sopiva solu huolehtimaan viestiliikentees-tä liikkuvan aseman kanssa. Olisi toivottavaa, että liik- 2 101667 kuva asema suorittaisi solun vaihdon määrittämisen, mikä tekisi tarpeettomaksi sen olennaisen investoinnin perusrakenteeseen, jota edellytettäisiin, jos ohjausaseman olisi tarkoitus tehdä päätös.

5

Keksinnön yhteenveto

Digitaaliseen radioliikennejärjestelmään ja digitaaliseen radiopuhelimeen liittyy useita soluja, joilla on erilaiset käyttöominaisuudet. Se on varustettu elimil-10 lä, joiden avulla liikkuva asema voi määrittää, mitkä viereisistä soluista ovat sopivia radioyhteyttä varten,

Viestiliikennejärjestelmä sisältää useita soluja, jotka huolehtivat kaksisuuntaisesta digitaalisesta radioliikenteestä. Keksinnön erään näkökohdan mukaan kukin 15 solu käyttää viestikehyksiä, joissa on vähintään yksi tulevan viestin väli ja ainakin yksi lähtevän viestin väli. Kunkin solun kehykset on mieluimmin tahdistettu ja ne ovat vakiopituisia. Soluista ainakin yhden datanopeus on muiden solujen datanopeudesta eriävä. Keksinnön erään 20 näkökohdan mukaan ainakin yhden solun kehyksessä on enemmän välejä kuin jonkin toisen solun kehyksessä. Vielä keksinnön erään näkökohdan mukaan kunkin välin bittien lukumäärä on sama bittinopeudesta riippumatta.

Keksinnön erään näkökohdan mukaan viestiliikenne-25 järjestelmä käsittää useita soluja, joista ainakin joillakin on erilaiset käyttöominaisuudet. Digitaalinen radiopuhelin, joka toimii yhdessä solussa antaa tiedot soluun rajoittuvien solujen tai solun viereisten solujen käyttöominaisuuksista. Keksinnön muiden näkökohtien mukaan käyt-30 töominaisuudet voivat käsittää toimintataajuuden, bitti-nopeuden ja/tai viestivälitiedot.

Viestiliikennejärjestelmässä käytettävä radiopuhelin sisältää muistielimen viereisten solujen taajuutta, bittinopeutta ja aikavälien varausta koskevien tietojen 3 101667 tallentamista varten. Radiopuhelin sisältää signaalinevalu-ointielimen, joka evaluoi viereisten solujen signaalit. Keksinnön yhden näkökohdan mukaan radiopuhelin sisältää elimen, joka sovittaa radiovastaanottimen ominaisuudet signaalia 5 evaluoitaessa tallennettujen bittinopeustietojen perusteella. Keksinnön erään toisen näkökohdan mukaan radiopuhelin sisältää elimen, joka lähettää hyväksyttävät signaaliominai-suudet omaavan viereisen solun tunnisteen.

10 Piirustusten lyhyt selitys

Kuvio 1 on esillä olevan keksinnön mukaisen radioliikenne j ärj estelmän peittokaavio.

Kuvio 2 on esillä olevan keksinnön mukaisen digitaalisen radiopuhelimen lohkokaavio.

15 Kuvio 3 on erilaisten radiosolujen kehysten ja vä lien kaavio.

Parhaana pidetyn suoritusmuodon selitys

Tarkastellaan nyt piirustuksia, joihin on viitattu 20 viitenumeroiden avulla, ja ensin piirustusta 1. Siitä ilmenee, että viestiliikennejärjestelmä 10 käsittää useita soluja 11-28, joista kukin sisältää yhden tai useamman tukiaseman kaksisuuntaisen yhteyden pitämiseksi asianomaisen solun alueella olevien radiopuhelimien kanssa. Järjestelmäs-25 sä on erikokoisia soluja. Kukin soluasemista on yhteydessä keskusohjaimen 30 kanssa esimerkiksi johdinyhteyden, kui-tuoptiikan tai radiolinkkien välityksellä. Keskusohjain 30 voi aikaansaada viestiliikennejärjestelmän 10 ja puhelinverkon 31 välisen kytkennän, mikä sallii kaksisuuntaien yhtey-30 den tavanomaisen puhelinjärjestelmän ja radiojärjestelmässä toimivien radiopuhelimien välillä.

Viestiliikennejärjestelmä 10 on digitaalinen järjestelmä, jossa puhe- tai dataviestit lähetetään digitaali- 4 101667 sessa, mieluimmin binaarisessa muodossa, eikä analogiasig-naaleina. Digitaalisessa radiojärjestelmässä sen nopeuden eli bittinopeuden, jolla tietoja voidaan luotettavasti siirtää, määrää tietyssä määrin tukiaseman peittoalue. Tyypilli-5 sesti mitä suurempi peittoalue eli solun koko on, sitä pienempi täytyy bittinopeuden olla, jotta viestiliikenne olisi luotettavaa. Tämä johtuu häipymästä, monitie-etenemisen aikaviiveiden hajonnasta ja muista käytännön järjestelmässä vallitsevista häiriöolosuhteista. Tästä seuraa, että suuren 10 liikennetiheyden omaavat viestiliikennealueet voidaan parhaiten peittää pienemmillä soluilla, jotka voivat tukea suurempia datanopeuksia ja näin ollen suurempaa datanvälitysky-kyä kuin suuremmat solut, joita käytetään kattamaan pienemmän liikennetiheyden omaavat viestiliikennealueet.

15 Järjestelmässä 10 kaikki solut 11-28 käyttävät sa maa datakehystä, kuten esimerkiksi 8 millisekunnin kehystä. Erilaiset kehykset on esitetty kuviossa 3. Kunkin kehyksen ensimmäinen puolisko voi olla lähtevä osa ja toinen puolisko tuleva osa. Lähtevä osa on se aika, jonka kuluessa tiedot 20 lähetetään eri solutukiasemilta liikkuville radiopuhelimil-.. le. Tulevaa jaksoa käytetään liikkuvien radiopuhelimien lä hetyksessä solutukiasemille. Sellaisenaan järjestelmä on aikajakoinen moniyhteysjärjestelmä (TDMA, time division multiple access system). Kunkin kehyksen tuleva ja lähtevä osa 25 voidaan edelleen jakaa väleihin, jotka voivat vastata esimerkiksi yhteyttä tietylle radiopuhelimelle tai tietyltä d radiopuhelimelta solussa. Kukin väli sisältää mieluimmin saman määrän bittejä datanopeudesta riippumatta. Tämä merkitsee sitä, että suurimman datanopeuden omaavissa kehyksis-30 sä on enemmän välejä kuin niissä kehyksissä tai soluissa, joissa siirto tapahtuu pienemmällä datanopeudella.

Kaikkein pienimmät solut 11—13 voivat vastata solua, joka on suunniteltu peittämään yksi ainoa rakennus tai 5 101667 rakennuksen osa. Tässä tapauksessa voi olla mahdollista siirtää tietoja nopeudella 6,4 Mbit/s ja käyttää 64 tulevan viestin ja 64 lähtevän viestin väliä, kuten kuviossa 3A on esitetty. Seuraavaksi suuremmat solut 14—15 voisivat olla 5 hyvin suuren kapasiteetin omaavia soluja, ja ne voisivat siirtää tietoja nopeudella 1,6 Mbit/s antaen tällöin 16 tulevan ja lähtevän viestin väliä, kuten kuviossa 3B on esitetty. Seuraavaksi suuremmat solut 17—18, jotka ovat suuren kapasiteetin omaavia soluja, jotka kattavat suuremman 10 alueen, voivat siirtää tietoja nopeudella 400 kbit/s ja niillä voi olla neljä tulevan ja neljä lähtevän viestin väliä, kuten kuviossa 3C on esitetty. Keskimääräisen kapasiteetin omaavilla soluilla 20—21 voi olla vain kaksi tulevan ja kaksi lähtevän viestin väliä tietojen siirtämiseksi 15 nopeudella 200 kbit/s, kuten kuviossa 3D on esitetty. Pienen kapasiteetin omaavilla soluilla 22—28 voi olla vain yksi ainoa tulevan ja lähtevän viestin väli 8 millisekunnin kehyksen aikana, ja ne voivat siirtää tietoja nopeudella 100 kbit/s, kuten kuviossa 3E on esitetty.

20 On tietenkin tarpeellista välttää solujen välisiä häiriöitä. Häiriöiden välttämiseksi on kaksi ratkaisua, joita kumpaakin voidaan käyttää samanaikaisesti järjestelmässä 10. Ensimmäinen ratkaisu käsittää eri taajuuksien käyttämisen kussakin soluissa (FDMA). Solujen lukumäärän suurentues-25 sa ei ehkä kuitenkaan ole mahdollista saada riittävää määrää taajuuksia kaikkien solujen käyttöön. Lisäksi tällainen rat-.. kaisu voi olla hyvin tehoton taajuuksien käytön kannalta.

Taajuuksien jälleenkäyttöä voidaan käyttää etäällä toisistaan olevissa soluissa, mutta joissakin tapauksissa voidaan 30 käyttää myös solujen aikajakokanavointia. Voi esimerkiksi olla toivottavaa, että erillisissä rakennuksissa on niiden omat solut. Rakennuksessa käytettävällä suurella da-tanopeudella taajuus voi olla vajaakäytössä. Viereinen tai 6 101667 etäällä oleva solu voi käyttää samaa taajuutta edellyttäen, että solut eivät käytä samoja aikavälejä. Esimerkiksi solu 12 voi käyttää ensimmäisiä 32:ta tulevan ja lähtevän viestin väliä, kun taas solu 11 voi käyttää kehyksen viimeisiä 32:ta 5 tulevan ja lähtevän viestin väliä. Niiden solujen lukumäärän, jotka voisivat käyttää samaa taajuutta käyttämällä eri välejä, rajoittaa vain kunkin solun tarvitsemien välien lukumäärä. Solujen 11—28 käyttöominaisuuksien ei tarvitse olla kiinteitä. Niitä voidaan dynaamisesti muuttaa kes-10 kusohjaimen 30 ohjaamana viestiliikennetarpeiden perusteella. Yhden tai useamman solun taajuutta, bittinopeutta ja/tai aikavälejä voidaan toisistaan riippumattomasti ohjata.

Järjestelmässä 10 käytettäväksi sopiva radiopuhelin on esitetty kuviossa 2. Luotettavuuden vuoksi radiopuhelin 15 40 sisältää kaksi antennia 41, 42 sekä antenninvaihtokytki- men 43 sen antennin valitsemiseksi, jolla vastaanotto on paras, sekä L/V-vaihdon suorittamiseksi. Antennikytkimen 43 ulostulo syötetään RT-suotimeen 44, jonka keskitaajuus ja kaistaleveys ovat muutettavissa.

20 Taajuussyntesoijan 45 ulostulo syötetään sekoitta jaan 46 suotimen 44 RT-signaaliulostulon alassekoittamiseksi välitaajuudelle. VT-signaali syötetään vaihdettavan välitaa-juuden omaavaan osaan 47, jonka kaistaleveys on valittavissa ja jossa myös on vastaanotetun signaalin voimakkuus -ulostu-25 lo (RSSI, received signal strength). Vaihdettavan välitaa-juuden omaavan osan 47 kaistaleveys asetetaan vastaanotetta-*: van signaalin datanopeuden perusteella. VT-datasignaali vie dään sitten ilmaisimeen 50 ja siitä ohjelmoitavaan TDMA.-han 51, joka purkaa tiedot asianomaiselta vastaanotetulta lähte-30 vien tietojen väliltä. Eri osat tiedoista syötetään sitten koodekkiin 52 ja mikro-ohjaimeen 53. Koodekki 52 muuntaa digitaaliset puhetiedot analogiamuotoon kaiuttimen 54 7 101667 ohjaamista varten. Mikro-ohjaimen 53 antamat ohjaus- ja ilmoitustiedot voidaan tallentaa muistiin 55.

Puhe-lähetystä varten mikrofonista 56 saatava ääni-taajuussignaali syötetään koodekkiin 52 ja siitä ohjelmoi-5 tavaan TDMA-piiriin 51. Myös mikro-ohjaimesta 53 saatavat ohjaus- ja informaatiotiedot syötetään ohjelmoitavaan TDMA-piiriin 51, joka pakkaa digitaaliset tiedot asianmukaiselle tulevan viestin välille lähetystä varten. Tiedot syötetään modulaattoriin 57 ja siitä siirto-oskillaattoriin 60. Siir-10 to-oskillaattorin 60 ulostulo sekoitetaan syntesoijan 45 ulostulon kanssa sekoittajassa 61. Sekoittajan 61 ulostulo syötetään RT-tehovahvistimeen 62 vaihdettavilla antenneilla 41 ja 42 tapahtuvaa lähetystä varten,

Mikroprosessoriohjain 53 käsittää ohjauselimen, 15 joka ohjaa radiopuhelimen eri toimintoja. Muisti 55 voi sisältää RAM:in ja ROM:in ohjelmamuistia ja käyttöä varten.

Radiopuhelin 40 tarkistaa säännöllisesti viereisten solujen signaalin voimakkuuden. Kun joko käsi- tai matkapuhelimen tyyppinen radiopuhelin 40 siirtyy, niin vastaanote-20 tun signaalin voimakkuus muuttuu. Mikro-ohjain 53 tarkkailee vaihdettavan välitaajuuden omaavan piirin 47 RSSI-ulostuloa. Jos radiopuhelin 40 määrittää, että toisen solun signaalin voimakkuus on suurempi tietyn ajan, niin radiopuhelin pyytää palvelua tältä solulta. Jotta radiopuhelin voi peräkkäin 25 havainnoida vierekkäisiä soluja, sen on tiedettävä näiden solujen toimintataajuudet ja niiden bittinopeudet sekä mie-;· luimmin myös toiminnan aikavälit. Jos tietty solu ei toimi kaikkien lähtevien viestien välien aikana, niin on toivottavaa, että radiopuhelin tietää, minkä välien aikana se voi 30 odottaa signaalia siitä solusta. Bittinopeustiedot ovat tärkeät, sillä jos viereinen solu toimii eri bittinopeudella, niin radiopuhelimen täytyy pystyä vaihtamaan VT-suotimensa 8 101667 päästämään signaali läpi siten, että signaalinvoimakkuuden määritys voidaan suorittaa ja solun tunniste vastaanottaa.

Toiminnan aikana aina kun radiopuhelin 40 aloittaa viestiliikenteen tietyn solun kanssa, radiopuhelimelle lähe-5 tetään tiedot kaikista viereisistä tai rajakkain olevista soluista, jotka ovat kanavanvaihdossa käytettävissä. Nämä tiedot tallnnetaan muistiin 55 käytettäväksi vierekkäisten solujen peräkkäisessä havainnoinnissa. Jos radiopuhelin 40 toimii esimerkiksi solussa 18, niin radiopuhelin havainnoisi 10 peräkkäisesti viereiset solut 11, 12, 13, 14, 15, 17 ja 20 käyttäen RSSI-ulostuloa näiden solujen signaalin voimakkuuden evaluoimiseksi. Mikro-ohjain 53 tallentaa ja vertaa vastaanotettujen signaalien voimakkuuksia ja dekoodaa ja tallentaa kunkin viereisen solun lähettämän osoitteen. Sen 15 jälkeen kun radiopuhelin on määrittänyt tämän optimaalisen solun, halutun uuden solun tunniste lähetetään kulloinkin palvelevassa solussa 18 radiopuhelimen tulevien viestien välien aikana yhdessä uuteen soluun (esim. soluun 12) siirtämistä tarkoittavan pyynnön kanssa. Solun 18 tukiasema 20 välittää tiedot keskusohjaimelle 30, joka voi sitten ohjata viestiliikenteen toista tietä soluun 12 ja lähettää solun 18 välityksellä komennon, joka ilmoittaa radiopuhelimelle 40, mitä väliä sen tulee käyttää uudessa solussa. Kukin radiopuhelin 40 olennaisesti ohjaa solujen valintaa kana-25 vanvaihtomenettelyn aikana keskusohjaimen 30 vain käsitellessä viestiliikenteen ohjaamisen toista tietä sen sijaan, .. että se käsittelisi solun valinnan.

*

Claims (11)

1. Digitaalinen radioliikennejärjestelmä (10), joka on tarkoitettu käytettäväksi digitaalisten radiopuhelimien 5 yhteydessä, tunnettu siitä, että se käsittää: useita soluja (11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28), joihin sisältyy ainakin yksi tukiasema ja jotka huolehtivat kaksisuuntaisesta digitaalisesta radioliikenteestä mainittujen digitaalisten radi- 10 oiden kanssa ja joiden kunkin solun tukiasema käyttää viesti-kehyksiä, joissa on vähintään yksi tulevan viestin väli ja vähintään yksi lähtevän viestin väli, jolloin kunkin solun kehykset ovat vakiopituisia ja jolloin ensimmäisen mainitun solun bittinopeus eriää ainakin toisen mainitun solun bit- 15 tinopeudesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen digitaalinen radioliikennejärjestelmä (10), tunnettu siitä, että mainitun ensimmäisen solun bittinopeus on suurempi kuin mainitun toisen solun bittinopeus ja että mainitulla ensimmäi- 20 sellä solulla on enemmän viestivälejä kehystä kohti kuin mainitulla toisella solulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen digitaalinen radioliikennejärjestelmä (10), tunnettu siitä, että mainitun ensimmäisen solun tulevan viestin väli sisältää 25 saman määrän bittejä kuin mainitun toisen solun tulevan viestin väli.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen digitaalinen radioliikennejärjestelmä (10), tunnettu siitä, että mainitun ensimmäisen solun lähtevän viestin väli sisältää 30 saman määrän bittejä kuin mainitun toisen solun lähtevän viestin väli.

5. Digitaalinen radioliikennejär jestelmä (10), joka on tarkoitettu käytettäväksi digitaalisen radiopuhelimen (10) yhteydessä, tunnettu siitä, että digitaalinen lii- 35 kennejärjestelmä (10) käsittää: *: useita soluja (11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28), joista kuhunkin sisältyy 10 101667 ainakin yksi tukiasema, joista mainituista tukiasemista ainakin joillakin on eriävät bittinopeudet, sekä elimen, joka antaa ensimmäisessä solussa toimivalle digitaaliselle radiopuhelimelle (40) tiedot mainitun ensimmäi-5 sen solun kanssa vierekkäin olevien solujen tukiasemien bittinopeuksista.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen digitaalinen radioliikennejärjestelmä (10), tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää elimen, joka antaa digitaaliselle radiopu- 10 helimelle (40) tiedot mainitun ensimmäisen solun kanssa vierekkäin olevien solujen toimintataajuudesta tai tukiasemien viestivälitiedoista.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen digitaalinen radioliikennejärjestelmä (10), tunnettu siitä, että 15 se sisältää elimen (30) , joka ohjaa ainakin yhden solun bit-tinopeutta, toimintataajuutta tai viestivälitietoja.

8. Kaksisuuntainen digitaalinen radiopuhelin (40), joka on tarkoitettu käytettäväksi viestiliikennejärjestelmässä (10), jossa on vierekkäisiä soluja, joilla on tukiasemia, jotka 20 toimivat eri bittinopeuksilla tunnettu siitä, että kaksisuuntainen digitaalinen radiopuhelin (40) käsittää: muistielimen (55) viereisten solujen bittinopeutta koskevien tietojen tallentamista varten, sekä signaalinevaluointielimen (53), joka evaluoi vie- 25 reisten solujen tukiasemien signaalien voimakkuudet.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kaksisuuntainen digitaalinen radiopuhelin (40), tunnettu siitä, että se lisäksi sisältää elimen (53), joka sovittaa radiovastaanottimen ominaisuudet signaalia evaluoitaessa tallennettujen bit- 30 tinopeutta koskevien tietojen perusteella.

9 101667

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kaksisuuntainen digitaalinen radiopuhelin (40), tunnettu siitä, että se lisäksi sisältää elimen (62), joka lähettää hyväksyttävät signaaliominaisuudet omaavan viereisen solun tunnisteen.

11 101667