FI106182B - Menetelmä yhteyden laadun ja järjestelmän kapasiteetin parantamiseksi solukkoradiojärjestelmässä ja solukkoradiojärjestelmä - Google Patents

Description

1 106182

Menetelmä yhteyden laadun ja järjestelmän kapasiteetin parantamiseksi solukkoradiojärjestelmässä ja solukkora-T diojärjestelmä . 5 Keksinnön kohteena on menetelmä yhteyden laadun ja järjestelmän kapasiteetin parantamiseksi solukkoradiojärjestelmässä, joka järjestelmä käsittää kussakin solussa ainakin yhden tukiaseman, joka on yhteydessä alueellaan oleviin tilaajapäätelaitteisiin, ja joka tukiasema lähet-10 tää ainakin yhtä kantoaaltotaajuutta käyttäen, ja jossa järjestelmässä kullakin taajuudella lähetettävä signaali on aikajakoisesti jaettu useasta aikavälistä koostuvaan kehykseen, ja jotka tukiasemat lähettävät tilaajapääte-laitteille itseään koskevaa informaatiota.

15 Keksinnön kohteena on myös solukkoradiojärjestelmä, joka järjestelmä käsittää kussakin solussa ainakin yhden tukiaseman, joka on yhteydessä alueellaan oleviin tilaaja-päätelaitteisiin, ja joka tukiasema lähettää ainakin yhtä kantoaaltotaajuutta käyttäen, ja jossa järjestelmässä kul-20 lakin taajuudella lähetettävä signaali on aikajakoisesti jaettu useasta aikavälistä koostuvaan kehykseen, ja jotka tukiasemat lähettävät tilaajapäätelaitteille itseään koskevaa informaatiota.

Solukkoradiojärjestelmissä käyttäjän puhe- tai da-25 tainformaatio välitetään tukiaseman ja tilaajapäätelait-? teen välillä liikennekanavaa käyttäen. Tämän lisäksi tu kiaseman ja tilaajapäätelaitteen välillä tarvitaan erilaisia ohjausviestejä ja järjestelmäinformaatiota. Tämäntyyppisen informaation välittämiseen käytetään ohjauskanavia.

30 Esimerkiksi GSM-järjestelmässä käytetään BCCH-kanavaa yh-teydenmuodostusinformaation lähettämiseen tukiasemalta : tilaajapäätelaitteille. BCCH-kanavaa käytetään solukohtai- sen informaation välittämiseen. Muita BCCH-kantoaaltotaa-juuden ensimmäisessä aikavälissä, jota merkitään numerolla 35 0, lähetettäviä kanavia ovat muun muassa AGCH ja PCH, joi- 2 106182 ta käytetään puhelunmuodostusinformaation välitykseen, ja SCH ja FCCH, joita käytetään tilaajapäätelaitteen synk-ronoimiseen.

Nykyisessä GSM-järjestelmässä lähetetään BCCH-sig-5 naalin sisältämää kantoaaltotaajuutta, eli BCCH-kantoaal-totaajuutta, keskeytyksettä muuttumattomalla tehotasolla. Tilaajapäätelaite mittaa jatkuvasti läheisten tukiasemien lähettämien BCCH-kantoaaltotaajuuksien tehotasoa ja raportoi mittaustulokset tilaajapäätelaitetta palvelevalle tu-10 kiasemalle. Näiden mittaustulosten perusteella järjestelmä päättää sopivan ajankohdan kanavanvaihdolle toiselle tukiasemalle. Jotta mittaustuloksista voidaan laskea tukiasemien ja tilaajapäätelaitteen väliset signaalien vaimentumiset, tulee BCCH-kantoaaltotaajuuksia lähettää muut-15 tumattomalla tehotasolla.

Nykyisessä GSM-järjestelmässä tilaajapäätelaitteella on vain hyvin rajoitettu aika läheisten tukiasemien BCCH-kantoaaltotaa juuksien tehotasojen mittaamiseen. Jos tilaajapäätelaite vastaanottaa tukiasemalta tulevan signaalin 20 kehyksen aikavälissä 0, niin se lähettää signaalin tukiasemalle kehyksen aikavälissä 3 ja mittaa läheisiä tukiasemia kehyksen aikaväleissä 5 ja 6. Koska vastaanotto voi tapahtua missä tahansa kehyksen aikavälissä 0-7, voi lähetys ja tukiasemien mittauskin tapahtua missä kehyksen 25 aikaväleissä tahansa. Tämän vuoksi tukiasemien BCCH-kanto- . aaltotaajuuksia tulee lähettää keskeytyksettä.

Se vaatimus, että nykyisessä GSM-järjestelmässä täytyy BCCH-kantoaaltotaajuutta lähettää keskeytyksettä muuttumattomalla tehotasolla, estää käyttämästä tiettyjä yh-30 teyden laadun ja järjestelmän kapasiteetin parantamiseksi kehitettyjä menetelmiä sellaisissa pienikapasiteettisissa . tukiasemissa, joissa on vain yksi radio-osa. Sellaisissa tukiasemissa, joissa on useita radio-osia, ei ongelma ole yhtä vakava, mutta heikentää niidenkin yhteyden laatua ja 35 järjestemän kapasiteettia. Solukkoradiojärjestelmien yh- 106182 3 teyden laadun ja järjestelmän kapasiteetin parantamiseksi kehitettyjä menetelmiä ovat muun muassa taajuushyppely, - epäjatkuva lähetys ja lähetystehon säätö.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin parantaa . 5 yhteyden laatua ja järjestelmän kapasiteettia solukkora- diojärjestelmässä.

Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että tilaajapääte-laite lähettää kahden aikavälin ajan ja vastaanottaa kah-10 den aikavälin ajan yhden kehyksen aikana, ja että tilaaja-päätelaite käyttää lähetykseen ja vastaanottamiseen käytetyn kehyksen jälkeisen kehyksen aikavälejä läheisten tukiasemien mittaamiseen.

Keksinnön mukaiselle solukkoradiojärjestelmälle on 15 tunnusomaista, että solukkoradiojärjestelmän käsittämät tukiasemat ja tilaajapäätelaitteet sisältävät välineet lähettää kahden aikavälin ajan ja vastaanottaa kahden aikavälin ajan yhden kehyksen aikana, ja että tilaajapäätelaitteet sisältävät välineet käyttää lähetykseen ja vas-20 taanottamiseen käytetyn kehyksen jälkeisen kehyksen aikavälejä läheisten tukiasemien mittaamiseen.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja solukkoradiojär jestelmällä saavutetaan selkeitä etuja tunnettuun tekniikkaan verrattuna. Keksinnön mukaisen menetelmän ja 25 solukkoradiojärjestelmän ansiosta tukiaseman BCCH-kanto- • aaltotaajuuden liikennekanavilla on mahdollista käyttää solukkoradiojärjestelmän yhteyden laadun ja järjestelmän kapasiteetin parantamiseksi kehitettyjä menetelmiä, kuten taajuushyppely, epäjatkuva lähetys ja lähetystehon säätö.

30 Keksinnön mukaisen menetelmän käyttö tuo edellämainitut edut parhaiten esille sellaisissa pienikapasiteettisissa

* I

: tukiasemissa, joissa on vain yksi radio-osa. Menetelmä parantaa yhteyden laatua ja järjestelmän kapasiteettia ♦ myös sellaisissa tukiasemissa, joissa on useita radio-35 osia.

, 106182 4

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja solukkora-diojärjestelmällä saavutetaan hyötyjä myös sellaisessa ympäristössä, jossa BCCH-kantoaaltotaajuutta lähetetään keskeytyksettä muuttumattomalla tehotasolla. Tällaisessa 5 ympäristössä tilaajapäätelaitteet voivat tehdä useampia mittauksia aikayksikössä kuin nykyisessä järjestelmässä. Tämä puolestaan edesauttaa järjestelmää päättämään kanavanvaihdon sopivasta ajankohdasta toiselle tukiasemalle ja sitä kautta parantaa yhteyden laatua.

10 Taajuushyppely tarkoittaa sitä, että yhteydellä käy tettävää lähetystaajuutta muutetaan ennalta määrätyin väliajoin. Taajuushyppelyn avulla siirron laatua voidaan parantaa etenkin sellaisissa tapauksissa, joissa tilaaja-päätelaite liikkuu hyvin hitaasti tai pysyy paikallaan, 15 kuten on usein tilanne soitettaessa käsipuhelimilla. Taa- juushyppelystä on hyötyä myös radioyhteyden aiheuttaman interferenssin hajoittamisessa usealle taajuudelle, jolloin hetkellinen häiriö jollain tietyllä taajuudella jää pieneksi.

20 Epäjatkuva lähetys on puolestaan toimintatila, jossa lähetin kytkeytyy pois päältä siksi ajaksi, jona ei ole lähetettävää tietoa. Tämä vähentää osaltaan radioyhteyden aiheuttamaa interferenssiä ja parantaa taajuuksien uudelleenkäyttöä, minkä ansiosta järjestelmän kokonaiska-25 pasiteetti paranee.

. . Tilaajapäätelaitteen ja tukiaseman lähetystehon sää- tömahdollisuuden ansiosta voidaan välttää tilanne, jossa häipymäalueiden vuoksi jouduttaisiin suurentamaan solun lähetystehoa yli normaalialueilla tarvittavan tehon, jotta 30 häipymäalueilla saataisiin tyydyttävä kentänvoimakkuus.

Tällainen tilanne johtaisi siihen, että normaalialueilla kentänvoimakkuus olisi tarpeettoman voimakas ja taajuuksien uudelleenkäyttö hankaloituisi, minkä johdosta järjestelmän kokonaiskapasiteetti heikkenisi.

35 Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin viitaten 5 106182 oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa kuvio 1 esittää solukkoradiojärjestelmää, jossa kek-, sinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa, kuvio 2 esittää nykyistä GSM-järjestelmän tilaaja-5 päätelaitteen TDMA-kehyksen rakennetta, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen menetelmän GSM-järjestelmän tilaajapäätelaitteen kahden peräkkäisen kehyksen rakennetta, ja kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen solukkoradiojär-10 jestelmän tilaajapäätelaitteen rakennetta lohkokaavion avulla.

Kuviossa 1 havainnollistetaan solukkoradiojärjestelmää, jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa. Solukkoradiojärjestelmässä on kussakin solussa ainakin 15 yksi tukiasema BS, joka on yhteydessä alueellaan oleviin tilaajapäätelaitteisiin MS. Solukkoradiojärjestelmissä käyttäjän puhe- ja dataliikenne välitetään tukiaseman ja tilaajapäätelaitteen välillä liikennekanavia käyttäen. Tämän lisäksi tukiaseman ja tilaajapäätelaitteen välillä 20 tarvitaan erilaisia ohjausviestejä ja järjestelmäinformaa-tiota, joiden välittämiseen käytetään ohjauskanavia. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa missä tahansa aikajakoista TDMA-monikäyttöjärjestelmää hyödyntävässä solukkoradiojärjestelmässä. Seuraavassa keksinnön mukaista 25 menetelmää selostetaan sovellettaessa sitä GSM-järjestel- . mässä siihen kuitenkaan rajoittumatta.

Kuviossa 2 havainnollistetaan nykyistä GSM-järjes-telmän tilaajapäätelaitteen TDMA-kehyksen rakennetta. GSM-järjestelmässä TDMA-kehys käsittää kahdeksan aikaväliä.

30 Kehyksen aikavälit on numeroitu 0-7. Yhdessä solussa saattaa olla käytössä useita kantoaaltotaajuuksia. GSM-solussa on aina yksi kantoaaltotaajuus, jonka TDMA-kehyksen ensimmäistä aikaväliä, jota merkitään numerolla 0, käytetään yhteydenmuodostusinformaation eli BCCH-kanavan välittämi-35 seen tukiasemalta tilaajapäätelaitteille. Samaa aikaväliä 6 106182 tukiasema käyttää myös päätelaitteen lähettämän yhteyden-muodostussignaalin kuittaukseen. Edellä esitettyä taajuutta kutsutaan tässä BCCH-kantoaaltotaajuudeksi. Vapaassa , tilassa ollessaan tilaajapäätelaitteet kuuntelevat tu-5 kiasemien BCCH-kanavia. Niiden tulee aina tietää ne taajuudet, joilla BCCH-signaalia lähetetään. Niinpä nykyisessä GSM-järjestelmässä BCCH-kantoaaltotaajuudella ei ole taajuushyppelyä.

Nykyisessä GSM-järjestelmässä BCCH-kantoaaltotaa-10 juutta lähetetään keskeytyksettä muuttumattomalla teho-tasolla. Tilaajapäätelaite mittaa jatkuvasti läheisten tukiasemien BCCH-kantoaaltotaajuuksien tehotasoa ja raportoi mittaustulokset tilaajapäätelaitetta palvelevalle tukiasemalle. Näiden mittaustulosten perusteella järjestelmä 15 päättää sopivan ajankohdan kanavanvaihdolle toiselle tukiasemalle. Jotta mittaustuloksista voidaan laskea tukiaseman ja tilaajapäätelaitteen väliset signaalien vaimentumiset, tulee BCCH-kantoaaltotaajuuksia lähettää muuttumattomalla tehotasolla.

20 Nykyisessä GSM-järjestelmässä tilaajapäätelaitteella on vain hyvin rajallinen aika läheisten tukiasemien BCCH-kantoaaltotaa juuksien tehotasojen mittaamiseen, kuten kuviosta 2 voidaan havaita. Kuviossa 2 RX tarkoittaa sitä kehyksen aikaväliä, jossa tilaajapäätelaite vastaanottaa, 25 ja TX sitä kehyksen aikaväliä, jossa tilaajapäätelaite lähettää. GSM-järjestelmässä tilaajapäätelaite lähettää ja vastaanottaa eri taajuuksilla, toisin sanoen eri siir-tosuunilla on omat taajuutensa. MON puolestaan tarkoittaa kehyksen niitä aikavälejä, joissa tilaajapäätelaite mittaa 30 läheisiä tukiasemia. Jos tilaajapäätelaite vastaanottaa tukiasemalta tulevan signaalin kehyksen aikavälissä 0, niin se lähettää signaalin tukiasemalle kehyksen aikavälissä 3 ja mittaa läheisiä tukiasemia kehyksen aikaväleissä 5 ja 6. Koska vastaanotto voi tapahtua missä tahansa 35 kehyksen aikavälissä 0-7, voi lähetys ja tukiasemien mit- 7 106182 tauskin tapahtua missä kehyksen aikaväleissä tahansa. Tämän vuoksi tukiasemien BCCH-kantoaaltotaajuuksia tulee lähettää keskeytyksettä.

Kuviossa 3 havainnollistetaan keksinnön mukaisen 5 menetelmän GSM-järjestelmän tilaajapäätelaitteen kahden peräkkäisen kehyksen rakennetta. Kuviossa 3 RX tarkoittaa niitä kehyksen aikavälejä, joissa tilaajapäätelaite vastaanottaa, ja TX niitä kehyksen aikavälejä, joissa tilaajapäätelaite lähettää. MON puolestaan tarkoittaa kehyksen 10 niitä aikavälejä, joissa tilaajapäätelaite mittaa läheisiä tukiasemia. Keksinnön mukaisessa menetelmässä tilaajapäätelaite vastaanottaa kahden aikavälin ajan ja lähettää kahden aikavälin ajan yhden kehyksen aikana, ja tilaaja-päätelaite käyttää seuraavan kehyksen läheisten tukiasemi-15 en mittaamiseen. Toisin sanoen tilaajapäätelaite käyttää joka toisen kehyksen vastaanottamiseen ja lähettämiseen ja joka toisen kehyksen läheisten tukiasemien mittaamiseen. Esimerkiksi jos tilaajapäätelaite vastaanottaa tukiasemalta tulevan signaalin ensimmäisen kehyksen aikaväleissä 0 20 ja 1, niin se lähettää signaalin tukiasemalle ensimmäisen kehyksen aikaväleissä 3 ja 4. Tämän ansiosta tilaajapäätelaite voi mitata läheisiä tukiasemia jakson, joka alkaa ensimmäisen kehyksen aikavälistä 6 ja voi jatkua keskeytyksettä aina toisen kehyksen aikaväliin 6 saakka. Näin 25 ollen tilaajapäätelaite voi käyttää läheisten tukiasemien mittaamiseen jopa yhdeksän peräkkäistä aikaväliä. Koska tilaajapäätelaite voi käyttää vähintään kahdeksaa peräkkäistä aikaväliä läheisten tukiasemien mittaamiseen, se kykenee mittaamaan tukiaseman BCCH-kantoaaltotaajuuden 30 aikaväliä 0, eli BCCH-kanavaa, ainakin kerran kahden peräkkäisen kehyksen aikana. Koska tilaajapäätelaite kykenee mittaamaan BCCH-kantoaaltotaajuuden aikaväliä 0 ainakin kerran kahden peräkkäisen kehyksen aikana, voidaan muilla BCCH-kantoaaltotaajuuden aikaväleillä 1-7 käyttää taä-35 juushyppelyä, epäjatkuvaa lähetystä ja lähetystehon säätöä 8 106182 yhteyden laadun ja järjestelmän kapasiteetin parantamiseksi .

Keksinnön mukaisen menetelmän ja solukkoradiojärjes-telmän ansiosta riittää, että vain BCCH-kantoaaltotaajuu-5 den aikaväliä 0, eli BCCH-kanavaa, tarvitsee lähettää keskeytyksettä muuttumattomalla tehotasolla. Nykyisessä GSM-järjestelmässähän lähetetään kaikkia BCCH-kantoaaltotaa-juuden aikavälejä 0-7 keskeytyksettä muuttumattomalla tehotasolla, niin BCCH-kanavaa kuin liikennekanaviakin. Kek-10 sinnön mukainen menetelmä ei vaikuta liikennekanavien tiedonsiirron nopeuteen.

Tarkastellaan seuraavaksi keksinnön mukaisen solukkoradiojär jestelmän lähetinvastaanottimen rakennetta. Kuviossa 4 esitetään esimerkinomaisesti keksinnön mukaisen 15 solukkoradiojärjestelmän tilaajapäätelaitteen rakenne loh kokaavion avulla oleellisilta osiltaan. Vastaavat komponentit ovat myös tukiasemassa, kuten alan ammattimiehelle on selvää.

Tilaajapäätelaite 10 käsittää vastaanottopuolen A ja 20 lähetyspuolen B. Vastaanottopuoli A käsittää antennin 11, jolla vastaanotettu signaali viedään radiotaajuusosille 12, joissa signaali muunnetaan väli- tai kantataajuudelle ja joissa signaali muunnetaan digitaaliseen muotoon. Ra-diotaajuusosilta signaali viedään demodulointivälineille 25 13, joissa signaali demoduloidaan ja ilmaistaan. Demodu- :; lointivälineiltä signaali viedään edelleen dekoodausväli- neille 14, joissa suoritetaan kanava- ja puhekoodauksen purku. Dekoodausvälineillä purettu signaali viedään kaiut-timelle 15.

30 Lähetyspuoli B käsittää vastaavasti mikrofonin 16, jolta signaali viedään koodausvälineiden 17 kautta modu-!* lointivälineille 18 ja edelleen radiotaajuusosille 19, jotka muuntavat ja vahvistavat signaalin radiotaajuuksille ja lähettävät sen antennin 20 avulla. Lisäksi tilaajapää-35 telaite käsittää ohjausvälineet 21, jotka ovat yhteiset 9 106182 vastaanottopuolelle A ja lähetyspuolelle B. Keksinnön mukainen lähetinvastaanotin käsittää luonnollisesti myös muita komponentteja, esimerkiksi suodattimia, kuten alan ammattimiehelle on selvää. Ne on kuitenkin selkeyden takia 5 jätetty kuvaamatta.

Keksinnön mukaisen solukkoradiojärjestelmän lähetinvastaanotin käsittää välineet lähettää kahden aikavälin ajan ja vastaanottaa kahden aikavälin ajan yhden kehyksen aikana. Keksinnön mukaisen solukkoradiojärjestelmän tilaa-10 japäätelaite käsittää edelleen välineet käyttää lähetyk seen ja vastaanottamiseen käytetyn kehyksen jälkeisen kehyksen aikavälejä läheisten tukiasemien mittaamiseen.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, 15 ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• I > I

Claims (8)

10 106182

1. Menetelmä yhteyden laadun ja järjestelmän kapasiteetin parantamiseksi solukkoradiojärjestelmässä, joka 5 järjestelmä käsittää kussakin solussa ainakin yhden tu kiaseman (BS) , joka on yhteydessä alueellaan oleviin tilaa japäätelaitteisiin (MS), ja joka tukiasema lähettää ainakin yhtä kantoaaltotaajuutta käyttäen, ja jossa järjestelmässä kullakin taajuudella lähetettävä signaali on 10 aikajakoisesti jaettu useasta aikavälistä koostuvaan kehykseen, ja jotka tukiasemat lähettävät tilaajapäätelait-teille itseään koskevaa informaatiota, tunnettu siitä, että tilaajapäätelaite lähettää kahden aikavälin ajan ja vastaanottaa kahden aikavälin ajan yhden kehyksen 15 aikana, ja että tilaajapäätelaite käyttää lähetykseen ja vastaanottamiseen käytetyn kehyksen jälkeisen kehyksen aikavälejä läheisten tukiasemien mittaamiseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähetykseen käytetyt aikavälit ovat 20 peräkkäisiä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanottamiseen käytetyt aikavälit ovat peräkkäisiä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n - 25. e t t u siitä, että läheisten tukiasemien mittaamiseen ' käytetyt aikavälit ovat peräkkäisiä.

5. Solukkoradiojärjestelmä, joka järjestelmä käsittää kussakin solussa ainakin yhden tukiaseman (BS), joka on yhteydessä alueellaan oleviin tilaajapäätelaitteisiin 30 (MS), ja joka tukiasema lähettää ainakin yhtä kantoaalto-taajuutta käyttäen, ja jossa järjestelmässä kullakin taa- • f juudella lähetettävä signaali on aikajakoisesti jaettu useasta aikavälistä koostuvaan kehykseen, ja jotka tukiasemat lähettävät tilaajapäätelaitteille itseään koske-35 vaa informaatiota, tunnettu siitä, että solukkora- n 106182 diojärjestelmän käsittämät tukiasemat ja tilaajapäätelait-teet sisältävät välineet (12, 13, 18, 19, 21) lähettää kahden aikavälin ajan ja vastaanottaa kahden aikavälin ajan yhden kehyksen aikana, ja että tilaajapäätelaitteet 5 sisältävät välineet (12, 13, 21) käyttää lähetykseen ja vastaanottamiseen käytetyn kehyksen jälkeisen kehyksen aikavälejä läheisten tukiasemien mittaamiseen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen solukkoradiojär-jestelmä, tunnettu siitä, että solukkoradiojärjes- 10 telmän käsittämät tukiasemat ja tilaajapäätelaitteet sisältävät välineet (18, 19, 21) lähettää kahden peräkkäisen aikavälin ajan.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen solukkoradiojär-jestelmä, tunnettu siitä, että solukkoradiojärjes- 15 telmän käsittämät tukiasemat ja tilaajapäätelaitteet sisältävät välineet (12, 13, 21) vastaanottaa kahden peräkkäisen aikavälin ajan.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen solukkoradiojär-jestelmä, tunnettu siitä, että solukkoradiojärjes- 20 telmän käsittämät tilaajapäätelaitteet sisältävät välineet (12, 13, 21) käyttää peräkkäisiä aikavälejä läheisten tukiasemien mittaamiseen. * · 12 106182