FI105732B - Taajuuksien vaihdolla varustetuilla toistinasemilla toteutettu radioliikennejärjestelmä - Google Patents

Description

:'iUo7

Taajuuksien vaihdolla varustetuilla toistinasemilla toteutettu radioliikennej ärj estelmä . Radiokommunikationssystem förverkligat med överdragsstationer försedda med reversering av frekvenser * 5 j Käsiteltävä keksintö liittyy ennalta määrätyllä taajuuskaistalla toimivaan digitaa listen signaalien radioliikennemenetelmään, mainitun menetelmän toteuttavaan 10 toistinasemaan sekä mainittua menetelmää käyttävään radioliikenneverkkoon.

I Radioliikenneverkko käsittää tunnetusti joukon puhelinvaihteita, jotka on kytketty I -viättfcr joukkoon kiinteitä tukiasemia, jotka on jaettu peittämään tietty liikennöintialue ja joista kukin käsittää radiopuhelinrajapinnan, lähettimen sekä vastaanottimen 15 liikkuvien asemien kanssa_kommunikoimiseksi.

Tukiaseman perustamiselle on tiettyjä vaatimuksia, joista mainittakoon erityisesti antenneja kannattava masto antennien mahdollistaessa radiotien syntymisen liikkuvien asemien kanssa, sekä tukiasemaa suojaava rakennus. Tällainen 20 tukiasema vaatii lisäksi maahan laskettavia puhelinkaapeleita, jotka liittävät tukiaseman puhelinvaihteeseen.

Tällä hetkellä liikkuvan aseman tehoa ja kantomatkaa pyritään pienentämään, jotta liikkuvan aseman _ .hintaa saataisiin pienennettyä. Liikkuvien asemien 25 kantamaa pienentää myös korkeampien taajuuksien käyttö liikkuvien asemien ja tukiasemien välisellä radiotiellä. Näin on välttämätöntä lisätä tukiasemien määrää, mikä muodostuu puolestaan liian kalliiksi vähäisen liikennöinnin alueilla .· . (maaseudulla).

30 Eräs ratkaisu mainittuun ongelmaan on käyttää yhtä tai useampaa toistinasemaa yhtä tai useampaa kiinteää tukiasemaa varten (katso EP-A-0 415 810).

105732 2

Yleisesti, toistinasema käsittää vain vahvistimia, jotka on kytketty vastaanottoan-tennien ja lähetinantennien välille. Koska käytetään samaa radiotaajuutta sekä lähetykseen että vastaanottoon, mainitun kaltaisia toistinasemia voidaan käyttää vain, kun toistinasemien käyttöehdot mahdollistavat riittävän isolaation lähetin-5 ja vastaanottoantennien välille. Tämä ehto täyttyy riittävän hyvin tietyissä tapauksissa, erityisesti jos alueella, jolle toistinasema lähettää, on tietyt radioaaltojen etenemisominaisuudet, kuten esimerkiksi tunnelin tai jonkun muun maanalaisen rakennelman tapauksessa tai jos säteilevä elementti on paikallisesti säteilevä, esimerkiksi häviöllinen kaapeli.

10

Kuvattu ratkaisu ei täten ratkaise mainittua tarvetta.

On myös mahdollista käyttää toistinasemia, jotka käyttävät taajuuden siirtoa. Tietyissä sovelluksissa tiedetään ne toistinasemat, joissa siirto suoritetaan tämän 15 tyyppistä lähetystä varten varatulla taajuuskaistalla, esimerkiksi 38 GHz:n kaista (katso EP-A-0 415 810).

Usein käy kuitenkin niin, että tätä tarkoitusta varten ei saada varattua omaa taajuuskaistaa, erityisesti rajoitusten takia. Teoriassa tulisi olla mahdollista 20 käyttää taajuuksia kaistalta, joka on varattu liikkuvien asemien kanssa tapahtuvaa liikennöintiä varten. Tämä ratkaisu kärsii kuitenkin siitä, että se häiritsee

I

liikkuvia asemia, jotka voivat tulkita kiinteän tukiaseman ja toistinaseman välille syntyneen radiotien liikkuville asemille suunnatuksi radiosignaaliksi.

25 Käsiteltävän keksinnön tarkoituksena on esittää liikkuvien asemien toimintaa haittaamaton liikennemenetelmä kiinteiden tukiasemien ja toistinasemien välille.

Keksinnön mukaisesti esitetään menetelmä digitaalisten signaalien lähettämiseksi radioteitse ennalta määrätyllä taajuuskaistalla tukiaseman ja liikkuvien asemien 30 välillä, jossa menetelmässä ainakin yhtä toistinasemaa käytetään vastaanottamaan tukiaseman lähettämät radiosignaalit ja uudelleenlähettämään radiosignaalit samalla taajuuskaistalla liikkuville asemille ja jossa tukiaseman toistinasemalle 3 1057ό2 lähettämien radiosignaalien spektri käännetään vastakkaiseksi toistinaseman » liikkuville asemille uudelleenlähettämien radiosignaalien spektriin nähden.

Taajuuksien vaihdon takia liikkuva asema ei pysty tulkitsemaan mitään tukiaseman toistinasemalle lähettämää signaalia. Tällä tavoin on mahdollista käyttää 5 useita suhteellisen halpoja toistinasemia laajaan maantieteellisen alueen peittämiseksi.

Saavutettu säästö on erityisen edullinen, kun toistinaseman taajuuksien vaihto tapahtuu ilman digitaalisen signaalin erotusta käyttäen radiotaajuuden siirto-10 menetelmiä.

Jos halutaan, että tukiaseman laitteistoa ei muuteta, on mahdollista ennen tukiasemalta lähetettävän digitaalisen signaalin modulaatiota suorittaa mainitun signaalin looginen muunnos, joka vastaa radiosignaalin taajuuksien vaihtoa offset-15 taajuudella suoritetun modulaation jälkeen. Näissä olosuhteissa menetelmää voidaan soveltaa tukiasemaan vain muuttamalla radiorajapinnan ohjelmistoa.

Keksintö mahdollistaa myös toistinaseman, joka käsittää ensimmäisen lähetin- ja vastaanottolaitteen tukiaseman kanssa kommunikoimiseksi, toisen lähetin- ja 20 vastaanottolaitteen liikkuvien asemien kanssa kommunikoimiseksi, ensimmäisen linjan ensimmäisen lähetin- ja vastaanottolaitteen vastaanottaman signaalin prosessoimiseksi ennen uudelleenlähetystä toisella lähetin- javastaanottolaitteella, sekä toisen linjan toisen lähetin- ja vastaanottolaitteen vastaanottamien radiosignaalien prosessoimiseksi ennen uudelleenlähetystä ensimmäisellä lähetin- ja 25 vastaanottolaitteella ensimmäisen linjan käsittäessä ainakin yhden supradyne- - siirtopiirin radiosignaalin taajuuksien vaihtamiseksi.

Lopuksi, keksintö mahdollistaa radiopuhelinverkon, joka käsittää ainakin yhden puhelinvaihteen sekä tukiasemia, jotka on kytketty puhelinvaihteeseen digitaalisen 30 radiopuhelinrajapinnan muodostamiseksi, sekä toistinasemia, jotka vastaanottavat ainakin yhden tukiaseman lähettämät radiosignaalit ja uudelleenlähettävät radiosignaalit samalla taajuuskaistalla liikkuville asemille tukiaseman ja tois- 4 105732 tinaseman toimiessa siten, että tukiaseman lähettämän ja toistinaseman vastaanottaman radiosignaalin spektri käännetään vastakkaiseksi toistinasemien liikkuville asemille uudelleenlähettämien radiosignaalien spektriin nähden.

5 Käsiteltävän keksinnön muut piirteet ja edut käyvät ilmi seuraavasta keksinnön suotuisasta, mutta ei millään tavoin rajoittavasta sovellusmuodosta.

Liitteen kuvio esittää keksintöä soveltavaa radiopuhelintietoliikenneverkkoa yleisesti.

10

Verkko käsittää tavallisen tyyppisen puhelinvaihteen l,joka on kytketty kaapeliyhteyksin 2 kiinteisiin tukiasemiin 3,13 ja 23. Kiinteät tukiasemat muodostavat radiopuhelinrajapinnan keskukseen 1 liitetyn puhelinlinjan sekä liikkuvan aseman 6 kanssa muodostetun radiotien välille. Tukiasemat on varustettu ympärisäteilevil-15 lä lähetys-ja vastaanottoantenneilla 7a,7b, jotka mahdollistavat suoran radioliikenteen liikkuvan aseman 6 kanssa.

Laajennetun maantieteellisen peiton takaamiseksi verkko käsittää toistinasemat 14 ja 24. Joihinkin tukiasemiin 13 ja 23 on kytketty ympärisäteilevien antennien 20 7a,7b lisäksi suuntaavat antennit 7 yhden tai useamman verkkoon kuuluvan toistinaseman 14,24kanssa liikennöimiseksi. Piirroksen yksinkertaistamiseksi vain yksi toistinasema on piirretty yhtä tukiasemaa kohti. Kuitenkin tavallisesti yhtä tukiasemaa kohti on olemassa useita toistinasemia, jolloin on mahdollista, että tukiasemaan on liitetty ympärisäteilevä antenni kaikkien tukiasemalle kuuluvien 25 toistinasemien kanssa liikennöimiseksi. Kullakin toistinasemalla 14,24 on suuntaava antenni 8, joka mahdollistaa radiosignaalien liikennöimisen toistin-’ asemalle liitetyn tukiaseman 13, 23 kanssa, lähetinantenni 9, joka mahdollistaa radiosignaalien lähettämisen liikkuville asemille 6, sekä vastaanotinantenni 10 radiosignaalien vastaanottamiseksi liikkuvilta asemilta 6.

Kukin toistinasema 14,24 käsittää ensimmäisen linjan 11,21 antennien 8,9 välillä tukiasemilta 13,23 vastaanotettujen radiosignaalien uudelleenlähettämiseksi 30 i 5 105732 liikkuville asemille 6, sekä toisen linjan 12 antennien 10 ja 8 välillä liikkuvilta asemilta 6vastaanotettujen signaalien uudelleenlähettämiseksi tukiasemille 13,23. Kukin näistä linjoista käsittää vahvistimen 30 ja kukin näistä linjoista on kytketty ' antenniin 8 duplekserin 31 kautta.

5

Kun keksintöä sovelletaan___GSM-järjestelmään (Global System for Mobile

Communications), liikkuville asemille osoitetut radiosignaalit lähetetään taajuuskaistalla 890 MHz - 915 MHz, joka on jaettu 124 kantoaaltokanavaan, ja liikkuvien asemien lähettämät radiosignaalit ovat taajuuskaistalla 935 MHz - 960 10 MHz. Jotta vältetään antennien 8 ja vastaanottoantennin 10 välinen isolaatiovaa-timus, kunkin toistinaseman. 12 toinen linja käsittää infradyne-tyyppisen siirtopiirin, joka käsittää oskillaattorin 26 sekä sekoittunen 27 ja joka siirtää tukiasemalle 13,23 uudelleenlähetettävien signaalien taajuutta suhteessa liikkuvilta asemilta 6 vastaanotettujen signaalien taajuuksiin.

15

Periaatteessa pelkästään analogisen infradyne-siirtopiirin käyttö ensimmäisessä linjassa 11,21 riittäisi erottamaan antennit 8 ja 9 toisistaan, mutta tämä ei kuitenkaan riittäisi käytännössä, sillä tällöin liikkuva asema 6 puuttuisi kiinteän tukiaseman 13,23 ja toistinaseman 14,24 väliseen radioliikenteeseen, jota ei oltu 20 tarkoitettu kyseiselle liikkuvalle asemalle. Tämän vuoksi keksinnön mukaisesti kunkin toistinaseman ensimmäisessä linjassa 11,21 suoritettu siirto vastaa taajuuksien vaihtoa.

Mainittu taajuuksien vaihto suoritetaan ilman lähetettävän digitaalisen signaalin 25 uudelleenluomia käyttäen radiosiirtolaitetta. Kuviossa esitetyn esimerkin _Λ asemassa 14 ensimmäinen linja 11 käsittää yhden supradyne-siirtopiirin, joka ' - käsittää oskillaattorin. 28_ja sekoittunen 29 kytkettynä alipäästösuodattimeen.

Oskillaattorin 28 taajuus F valitaan siirtämään toistinasemalle suunnattujen puheluiden taajuuskanava toiselle taajuuskanavalle, joka on kaistalla, joka on 30 varattu toistinasemalta liikkuville asemille tapahtuvaa liikennettä varten. Mainittu taajuus F on sama kaikille samaan tukiasemaan liitetyille toistinasemille, mutta w • _ se voi olla erilainen toistinasemille, jotka on liitetty eri tukiasemille.

105732 6

Kuvion esimerkissä asemassa 24 ensimmäinen linja 21 käsittää sarjassa supra-dyne-lähetinpiirin, joka käsittää oskillaattorin 28a sekä sekoittunen 29a, jotka on liitetty alipäästösuodattimeen, sekä infradyne-siirtopiirin, joka käsittää oskillaattorin 28b sekä sekoittunen 29b, jotka on liitetty ylipäästösuodattimeen. Oskillaatto-5 reita 28a ja 28b vastaavat taajuudet fl ja f2 on valittu siten, että niiden summa vastaa yllä määriteltyä taajuutta F.

Kuhunkin toistinasemaan liitetty tukiasema 13,23kykenee lähettämään vaihdetun taajuisen radiosignaalin antenninsa 7 kautta. Tämä saadaan aikaan kuviossa 10 esitetyllä tavalla aseman 23 tapauksessa seuraavasti: tavallisen radiomodeemin (ei esitetty) ja antennin 7 välillä on siirtolinja 41, joka on varustettu siirtolaitteilla 48a, 49a, 48b ja 49b, jotka ovat identtisiä toistinaseman 24 ensimmäisen linjan laitteisiin 28a, 29a, 28b ja 29b nähden. Mainitut siirtolaitteet suorittavat myös taajuuksien vaihdon. Lisäksi vastaanottolinja 42 on liitetty antennin 7 ja modee-15 min välille. Vastaanottolinja on varustettu siirtolaitteilla 46 ja 47, jotka suorittavat käänteisen siirron toistinaseman 24 toisen linjan 12 laitteiden 26 ja 27 siirtoon nähden.

Koska modeemi toimii kuten tavallisessa tukiasemassa, lähetetyn radiosignaalin 20 taajuudet on vaihdettu suhteessa taajuuksiin, joita liikkuvat asemat 6 pystyvät tulkitsemaan. Vaikka liikkuva asema vastaanottaakin vaihdetun taajuisen 9 radiosignaalin, ei liikkuva asema ymmärrä sitä, esimerkiksi koska siinä ei ole radiopuhelinverkon tunnusbittejä. Vasta kun toistinasema on jälleen vaihtanut taajuudet, on signaali liikkuvien asemien tulkittavissa.

25

Toinen tapa suorittaa taajuuksien vaihto tukiasemassa 13 käsittää ennen modulaatiota lähetettävän digitaalisen signaalin loogisen muuntamisen, mikä vastaa radiosignaalin taajuuksien vaihtoa, kun se vielä moduloidaan kantoaalto-taajuuden ympäristössä. Erityisesti GSM-järjestelmän tapauksessa, esi-enkoodauk-30 sen jälkeen signaali moduloidaan käyttäen Gaussiaanista minimiavainnusta (GMSK). Looginen muunnos voi tässä tapauksessa käsittää digitaalisen signaalin joka toisen bitin järjestelmällisen invertoinnin ennen esi-enkoodausta, mikä on i 105732 7 helppo toteuttaa eksklusiivisella TAI-operaatiolla digitaalisen signaalin ja vuorottelevista 0- ja 1-biteistä koostuvan binäärisignaalin välillä. Jos signaalia ei nyt lähetetäkään kantoaaltotaajuudella f vaan kantoaaltotaajuudella F - f, missä F on käsiteltävään tukiasemaan liitettyjen toistinasemien siirtotaajuus, on edellä 5 kuvatun mukaisesti toteutettu haluttu taajuuksien vaihto.

• - ... _____ __________ m

Claims (5)

8 105752

1. Menetelmä digitaalisten signaalien välittämiseksi radioteitse ennalta määrätyllä taajuuskaistalla tukiaseman (13;23) ja liikkuvien asemien (6) välillä, jossa 5 menetelmässä ainakin yhtä toistinasemaa (14;24) käytetään vastaanottamaan tukiaseman (13;23) lähettämät radiosignaalit ja uudelleenlähettämään radiosignaalit samalla taajuuskaistalla liikkuville asemille (6), tunnettu siitä, että tukiaseman (13;23) toistinasemalle (14,24) lähettämien radiosignaalien spektri käännetään vastakkaiseksi toistinaseman (14;24) liikkuville asemille (6) uudel-10 leenlähettämien radiosignaalien spektriin nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että taajuuksien vaihto toistinasemassa (14;24) toteutetaan radiotaajuuksien siirtolaitteella ilman digitaalisen signaalin uudelleenluomia. 15

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen kuin signaali moduloidaan tukiasemalla (13) lähetystä varten, mainitulle signaalille tehdään looginen muunnos, joka offset-taajuudella moduloinnin jälkeen vastaa radiosignaalin taajuuksien vaihtoa. 20 .

4. Toistinasema, joka käsittää ensimmäisen lähetys- ja vastaanottolaitteen (8) • · tietoliikenneverkon tukiaseman (13;23) kanssa kommunikoimiseksi, toisen lähetys-ja vastanottolaitteen (9,10) liikkuvien asemien (6) kanssa kommunikoimiseksi, ensimmäisen linjan (11 ;21) ensimmäisen lähetys-ja vastaanottolaitteen vastaanot-25 tamien radiosignaalien prosessoimiseksi ennen toisella lähetys- ja vastaanottolait-. teella tapahtuvaa uudelleenlähetystä sekä toisen linjan (12) toisen lähetys- ja vastaanottolaitteen vastaanottamien radiosignaalien prosessoimiseksi ennen ensimmäisellä lähetin- ja vastaanottolaitteella tapahtuvaa uudelleenlähetystä, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen linja (11 ;21) käsittää ainakin 30 yhden supradyne-siirtopiirin (28,29;28a,29a) radiosignaalin taajuuksien vaihtamiseksi. i 9 105752

5.Radiopuhelinverkko, joka käsittää ainakin yhden puhelinvaihteen (^.puhelinvaihteeseen (1) kytkettyjä tukiasemia (3,13,23)digitaalisen radiopuhelinrajapinnan muodostamiseksi sekä toistinasemia (14,24) ainakin yhden tukiaseman (13,23) ' lähettämien radiosignaalien vastaanottamiseksi ja radiosignaalien uudelleenlähet- 5 tämiseksi samalla taajuuskaistalla liikkuville asemille (6), tunnettu siitä, että tukiasema (13,23) ja toistinasema (14,24) on järjestetty siten, että tukiaseman (13,23) lähettämän ja toistinaseman (14,24) vastaanottaman radiosignaalin spektri käännetään vastakkaiseksi toistinaseman (14,24) liikkuville asemille (6) uudel-leenlähettämien radiosignaalien spektriin nähden. I 1 » · • .. . _________ . • ' 105732 10