IT8921995A1

IT8921995A1 - Metodo per la trasmissione di informazioni nelle comunicazioni, in un sistema telefonico mobile a breve portata ed unita' radio per applicare detto metodo.

Info

Publication number: IT8921995A1
Application number: IT1989A21995A
Authority: IT
Inventors: E:Son Akerberg Dag
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1989-10-12
Publication date: 1991-04-12
Also published as: JP3094028B2; IT8921995A0; SE466279B; JPH02154537A; SE8803696D0; AU4290089A; SE8803696L; AU620922B2; IT1236555B; US5134710A; ES2016211A6; CA1324411C

Description

La presente invenzione si riferisce ad un metodo secondo il preambolo della rivendicazione 1 ed ? particolarmente rivolta all'uso in un sistema telefonico mobile senza cavo con ricevitori portatili entro un edificio per uffici o uno stabile di abitazione, con portata breve (circa 50-100 m) fra l'unit? radio stazionaria ed i ricevitori portatili. L'invenzione si riferisce anche ad un'unit? radio per l'applicazione del metodo.

Un impianto con apparecchi telefonici portatili, senza cavo, che utilizza accesso multiplo a divisione di tempo (TDMA) ? gi? descritto nel brevetto svedese 85.02319-0. In questo impianto noto vi ? una pluralit? di unit? radio stazionarie collegate ad una centrale radio attraverso un collegamento a filo. Uno o pi? ricevitori telefonici sono in comunicazione radio con ciascuna delle unit? radio, e fra le unit? radio i ricevitori portatili sono utilizzabili entro una breve distanza da un'unit? radio.

In impianti o sistemi con TDMA, una stazione base pu? avere diverse comunicazioni in corso contemporaneamente, utilizzando diverse porzioni di tempo su una singola frequenza radio in una sequenza, come esposto nella descrizione di brevetto sopra citata. Nell'applicazione di telefonia senza cavo per ufficio ? stato proposto da diversi produttori di avere un totale di 32 diverse porzioni di tempo in una sequenza, 16 porzioni essendo riservate per la direzione di trasmissione del ricevitore a unit? radio e 16 porzioni per la direzione di ricezione del ricevitore a unit? radio, vedi la fig. 1 allegata. Se viene usata solo una radiofrequenza, ai evita un cosiddetto combinatore, cio? un'unit? che, quando vengpno usate diverse frequenze, multipla le porzioni di tempo associate con ciascuna delle radiofrequenze.

Non ? tuttavia sempre possibile attribuire una singola sequenza TDMA a tutti i canali di comunicazione che sono stati assegnati ad una stazione base. La cadenza di bit e potenza massima ? cio? proporzionale al numero di porzioni di tempo, cio? qaanto maggiore ? il numero di porzioni attribuite ad una sequenza, tanto pi? elevata ? la potenza massima che pu? essere scelta da un trasmettitore nella stazione base nel ricevitore mobile. In sistemi con molti canali, e quindi molte porzioni di tempo, TDMA viene normalmente usato con diverse frequenze portanti. La fig. 2 allegata ? uno schema che mostra la distribuzione di quattro frequenze portanti f -f A ciascuna frequenza ? assegnata una data larghezza di banda B1-B4 e a ciascuna ? attribuita una sequenza TDMA con N porzioni di tempo. Questa distribuzione ? ancora conveniente, dato che il numero totale di radiofrequenze (e quindi il numero di trasmettitori/ricevitori) ? N volte minore che in sistemi tradizionali che usano un FDMA con canale a frequenza portante. Tuttavia, ? richiesto ancora una volta un combinatore.

Sistemi telefonici mobili in uso attualmente usano un'attribuzione fissa di canali, cio? ogni stazione base ha accesso ad una serie di canali con frequenza specificata, che possono essere utilizzati tutti simultaneamente, se richiesto. Le frequenze attribuite possono essere usate senza rischio di interferenza (disturbo) poich? la stessa serie di canali viene attribuita solamente a stazioni base in posizioni geografiche sufficientemente distanziate.

Un'attribuzione di canali usata pi? recentemente ? la cosiddetta attribuzione dinamica di canali, come descritto nel brevetto sopra citato, ad esempio. In base ad essa, tutte le stazioni base nel sistema hanno accesso a tutti i canali, ove ciascun canale ha una radiofrequenza, o gli viene assegnata una data radiofrequenza e una data porzione di tempo. Quando si deve collegare una comunicazione, viene scelto il canale che non ? occupato al momento e che ? meno soggetto a disturbo. Ci? comporta che si pu? offrire maggiore traffico, calcolato in larghezza di banda in MHz, rispetto al caso con attribuzione fissa di canali. Il sistema si adatta cosi a variazione di carico massimo di traffico locale ed a possibili variazioni di effetto ombra. Contrariamente all'attribuzione fissa di canali, l'attribuzione dinamica di canali comporta che ciascuna base non usa (o ? destinata ad usare) mai contemporaneamente tutti i canali attribu?ti.

L'invenzione si basa sull'osservazione che non tutti i canali vengono usati contemporaneamente in una stazione base, cio? vi sono sempre una o pi? porzioni di tempo non occupate per una data radiofrequenza, e, in certi casi, tutte le porzioni di tempo per una data frequenza o tutte le frequenze per una data porzione di tempo possono essere disponibili per comunicazioni.

Lo scopo della presente invenzione ? di utilizzare il fatto sopra citato riducendo il numero di unit? radio in una stazione base che genera radiofrequenze ed evitare cosi l'uso di un cosiddetto combinatore, che rende pi? complicata e costosa la stazione base.

A questo fine il metodo ? caratterizzato come risulta dalla rivendicazione 1 seguente.

L'invenzione verr? ora descritta in maggiore dettaglio e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

fig. 1 ? uno schema di una sequenza con porzioni di tempo associate in un sistema telefonico mobile;

fig. 2 ? uno schema di frequenza;

fig. 3 ? uno schema a blocchi di una stazione base di forma di realizzazione nota con diversi trasmettitori/ricevitori, ed associata ad essa

fig. 4 ? uno schema di una data attribuzione di canali con frequenze portanti e porzioni di tempo;

fig. 6 ? uno schema a blocchi di una stazione base che utilizza il metodo secondo l'invenzione, ed associata ad essa fig. 5 ? uno schema di una data attribuzione di canali secondo il metodo con frequenze portanti e porzioni di tempo; fig. 7 ? uno schema a blocchi dettagliato dell'unit? radio secondo fig. 5.

La fig. 1 illustra una sequenza con un totale di 32 porzioni di tempo, delle qiali 16 (CH1-CH16) vengono usate nella direzione da stazione fissa FS a stazione portatile PS (la direzione di trasmissione) e 16 porzioni di tempo CH1-CH16 vengono usate nella direzione da stazione portatile PS a stazione fissa FS (la direzione di ricezione). Tutte le porzioni di tempo vengono trasmesse su una data frequenza portante.

La fig. 2 ? uno schema di frequenza con quattro diverse frequenze portanti f1-f4 utilizzate dal sistema. La distanza tra due frequenze adiacenti, ad esempio tra f1 ed f2 pu? essere circa 2MHz e la larghezza di banda B1-B4 a disposizione di ciascuna delle frequenze f1-f4 sar? cos? 2MHz. Tuttavia, come si vedr? dallo schema, la banda B1 verr? parzialmente entro alla banda B2 per la frequenza f2, cio? bande adiacenti interferiscono fra loro. Se TOMA viene utilizzato secondo fig. 1, ci? significa che la stessa porzione di tempo non pu? generalmente essere utilizzata da una frequenza portante adiacente. Ad esempio, la porzione di tempo CHI, che utilizza la frequenza portante f1, non pu? essere utilizzata dalla frequenza portante f2 se la stazione base deve servire contemporaneamente due ricevitori portatili per tale porzione di tempo CHI (ma con frequenze portanti diverse f1-f2 ). Se un ricevitore portatile ? molto vicino alla stazione base, la stessa porzione di tempo pu? non essere usata definitivamente da un altro ricevitore associato con quella stazione base. E' perci? improbabile che la capacit? di traffico sia notevolmente ristretta se una porzione di tempo riservata (CHI) per una data frequenza portante (f^) non pu? essere utilizzata dalle restanti frequenze portanti nel sistema.

La fig. 3 ? un semplice schema a blocchi di una stazione base radio nota con quattro unit? radio R1-R4 ed un cosiddetto combinatore C. Ciascuna delle unit? R1-R4 trasmette e riceve su una data frequenza portante f1 , f2, f3 0 f4, ed in linea di principio pu? utilizzare tutte le porzioni di tempo CH1-CH16 per trasmissione a, e CH1-CH16 per ricezione da un ricevitore portatile PS. Ogni unit? radio ha un oscillatore locale LO che genera la frequenza portante associata alla particolare unit?.

La fig- 4 ? uno schema della distribuzione di canali, ove un canale dato consiste di una data frequenza portante ed una data porzione di tempo (indicata con un anello sullo schema). I canali occupati sono indicati con una croce in un anello. Ad esempio, uno stato di occupazione ? illustrato in fig. 4 ove i canali (f1, CHI), (f1, CH2), (f3, CH16) sono occupati nella direzione di trasmissione da FS a PS e canali corrispondenti sono occupati nella direzione di ricezione da PS ad FS. Si deve notare che (secondo fig. 1) le porzioni di tempo CH1-CH16 nella direzione di trasmissione sono separate in tempo dalle corrispondenti porzioni di tempo CH1-CH16 nella direzione di ricezione di met? di una distanza di sequenza. La selezione di canale nel sistema ? adattava, cio? ciascuna unit? radio FS pu? utilizzare liberamente uno o pi? fra tutti i canali nel sistema.

Secondo il metodo proposto, solo una frequenza portante ? riservata per una data porzione di tempo, mentre le frequenze restanti per tale porzione di tempo non devono essere usate. Nello schema secondo fig. 5, ? occupato il canale formato dalla frequenza portante f e dalla porzione di tempo CHI, ad esempio. Riguardo allo schema secondo fig. 4, l'intervallo di sequenza ? diviso in due met?: una mezza sequenza di trasmissione ed una mezza sequenza di ricezione (trasmissione da FS a PS e ricezione da PS ad FS). Le frequenze portanti rimanenti f2, f ed per la porzione di tempo CHI non devono essere usate per trasmissione n? per ricezione durante la mezza sequenza di ricezione. Ci? ? stato indicato con una lineetta in fig. 5. Allo stesso modo, le frequenze portanti f , f ed f sono bloccate per la porzione di tempo CH16, poich? si suppone che il canale con la frequenza portante f e la porzione di tempo CH16 sia occupato nella met? sequenza di trasmissione, e lo stesso vale per la met? sequenza di ricezione. Nello schema secondo fig. 5 si suppone, per semplicit?, che le rimanenti porzioni di tempo non siano occupate per una data frequenza portante. Tutte le porzioni di tempo CH1-CH16 per le due mezze sequenze avranno la stessa serie di frequenze portanti disponibili, ma due porzioni di tempo possono utilizzare la stessa frequenza portante, ad esempio CHI e CH10 possono utilizzare entrambe f .

Ciascuna stazione base nel sistema ha accesso ai 64 diversi canali, ma ciascuna stazione base pu? utilizzare solo 16 di essi simultaneamente.

Per attribuzione di canali nel sistema noto secondo fig. 4 a per attribuzione di canali secondo fig. 5, possono essere utilizzati tutti i 64 canali. Ma nella distribuzione nota di canali secondo fig. 3 ogni stazione base pu? scegliere liberamente fra tali 64 canali. Il metodo secondo l'invenzione restringe un poco la selezione di nuovi canali come descritto in collegamento con fig. 5. In una simulazione pratica di un sistema con le propriet? sopra menzionate si ? tuttavia trovato che il numero di comunicazioni bloccate ed interrotte sar? maggiore solo in misura irrilevante se si usa il metodo proposto.

Il metodo sopra descritto di attribuire frequenze portanti e porzioni di tempo comporta che il numero di canali utilizzabili simultaneamente per base si restringa ad N (= al numero di porzioni di tempo in ciascuna direzione di trasmissione e ricezione). Il vantaggio ? che vengono evitate diverse unit? radio (R1-R4 in fig. 3) nella stazione base. Col metodo proposto, la stazione base comprende una singola unit? radio RA secondo fig. 6. La sola cosa che fa s? che questa unit? differisca da ciascuna delle unit? R1-R4 in fig. 3 ? l'applicazione dell'oscillatore locale LO. Nella stazione base nota secondo la fig. 3, gli oscillatori locali LO sono regolati ciascuno ad una data frequenza fissa f1-f4 Nell'unit? radio RA l'oscillatore locale LO ? applicato in modo che possa saltare fra le diverse frequenze portanti f1-f4. Lo schema a blocchi secondo fig. 7 illustra pi? precisamente la costruzione dell?unit? radio RA secondo fig. 6. Essa consiste di una modificazione di un'unit? radio illustrata nel brevetto svedese sopra ricordato.

L'unit? radio secondo fig. 7 contiene un trasmettitore 1, un ricevitore 2 ed un'unit? 3 di adattamento di antenna per un'antenna 4. Il trasmettitore 1 ha una prima entrata collegata al terminale t di entrata dell'unit?, ed il ricevitore 2 ha la sua uscita collegata a tale terminale. Il terminale t ? collegato ad una centrale radio. Ci? ? possibile, poich? il trasmettitore 1 ed il ricevitore 2 sono attivati alternativamente, cio? il trasmettitore 1 riceve i segnali di informazioni che devono essere trasmessi durante una met? dell'intervallo di sequenza, mentre il ricevitore 2 invia segnali radio ricevuti alla centrale radio durante l'altra met? di un intervallo di sequenza (vedi fig. 1). Gli elementi trasmettitore e ricevitore 1 e 2 sono forme di realizzazione note e contengono un modulatore ed un demodulatore, rispettivamente per modulare i segnali di informazioni provenienti dalla centrale radio in segnali radio in uscita e demodulare segnali radio in entrata dall'antenna 4.

Un'unit? 6 di sincronizzazione ? collegata convenzionalmente fra il terminale t dell'unit? radio e le due unit? 1 e 2 per controllare i tempi di collegamento (vedi sopra) del trasmettitore 1 e del ricevitore 2, nonch? per sincronizzare il modulatore/demodulatore incluso. Un selettore 5 di canali ? inoltre collegato alla centrale radio attraverso il terminale t per scegliere un canale non occupato in trasmissione e ricezione.

Come ? gi? stato descritto, solo una frequenza portante (ad esempio f fig. 5) pu? essere utilizzata durante ciascuna porzione di tempo (CHI). L'unit? radio secondo la fig. 7 contiene perci? una pluralit? di oscillatori locali 8-11, ciascuno dei quali genera una frequenza portante f1-f4 . L'uscita di ciascuno degli oscillatori 8-11 ? collegata ad un interruttore 7 che ? controllabile dal selettore 5 di canale. L'uscita dell'interruttore 7 ? collegata all'entrata dell'oscillatore locale di ciascuna unit? radio 1 e ricevitore 2. In questo caso, l'interruttore 7 ha quattro diverse posizioni per inserire gli oscillatori locali 8-11 al traanettitore 1 e al ricevitore 2 in risposta ai segnali di controllo provenienti dal selettore 5 di canale. Dato che il trasmettitore 1 ed il ricevitore 2 operano alternativamente durante la met? di trasmissione e la met? di ricezione dell'intervallo di sequenza, entrambe queste entrate di oscillatore locale possono essere collegate all'uscita dell'interruttore 7.

Vi sono mezzi di memoria nel selettore 5 di canale per l'immagazzinamento da parte del trasmettitore 1 del valore delle frequenze portanti f1-f4 per le diverse porzioni di tempo CH1-CH16 durante la met? di trasmissione dell'intervallo di sequenza. All'inizio della trasmissione (che viene iniziata dalla centrale radio) viene scelta una certa frequenza portante f , ed essa deve essere usata durante la porzione di tempo CHI nel caso in cui f non sia occupata. Se f ? occupata, si attende la successiva porzione di tempo CH2, ecc. Contemporaneamente, la frequenza f viene riservata per la porzione di tempo CHI durante la met? di ricezione dell?intervallo di sequenza. Le frequenze portanti rimanenti f1-f4 vengono bloccate per la porzione di tempo CHI. Un segnale di controllo viene inviato all'interruttore 7, il quale inserisce allora l'oscillatore locale 8 in modo che la frequenza portante f venga inviata al trasmettitore durante il tempo di trasmissione (met? sequenza 1) ed al ricevitore durante il tempo di ricezione (met? sequenza 2). All'inizio della successiva porzione di tempo CH2, ha luogo la stessa procedura se la trasnissione deve andare ad un altro ricevitore portatile PS. Per il ricevitore 2 vi sono mezzi di memoria e logica nel selettore 5 di canale che esplora le diverse porzioni di tempo CH1-CH16 per ciascuna frequenza portante f1-f4 a seconda che sia in corso una comunicazione o no. Il numero di esplorazioni di CH1-CH16 ? uguale al numero di frequenze portanti. Nel caso presente si eseguono cos? quattro esplorazioni, ciascuna nel corso di un tempo corrispondente al tempo di ricezione dell'intervallo di sequenza. I mezzi di memoria nel selettore di canale immagazzinano allora i canali che sono occupati in modo che venga eseguita dal ricevitore 2 rilevazione del contenuto nelle porzioni di tempo occppate. Se si suppone che tre canali siano occupati con comunicazioni secondo fig. 5, si ottiene la seguente esplorazione durante ciascun intervallo di sequenza per ricezione:

Esplorazione 1: Per la frequenza portante f , porzioni di tempo CH1-CH16. Avviene un salto alla frequenza portante f per la porzione di tempo CH16. Il segnale di controllo viene trasmesso all' interruttore 7 durante le porzioni di tempo CHI, CH10 per connettere l'oscillatore locale 8 (f1) e durante la porzione di tempo CH16 per connettere l'oscillatore locale 10 (f3).

Esplorazione 2: Per la frequenza portante f2, salto a frequenza portante f per CHI. Esplorazione delle porzioni di tempo CH1I-CH15. Salto a frequenza portante f per CH16. Segnali di controllo all'interruttore 7 per inserire l'oscillatore locale 8 durante le porzioni di tempo CHI, CH10 e l'oscillatore locale 10 durante la porzione di tempo CH16.

Durante le esplorazioni 3 e 4 avvengono salti allo stesso modo alla frequenza portante f per CHI, CHIO e nell'esplorazione 4 un salto alla frequenza portante f e corrispondente oscillatore locale, rispettivamente 8 e 10.

Quanto sopra vale per comunicazioni in corso tra FS e PS. Nel ricevitore portatile PS vi sono unit? corrispondenti come in FS, cio? selettore di canale e unit? di sincronizzazione. Il metodo ?u? naturalmente essere utilizzato per chiamata, se ? riservato un canale di chiamata comune all'intero impianto.

Nella forma di realizzazione secondo fig. 7, le frequenze portanti f1-f4 sono generate da quattro oscillatori separati 8-11 collegati ad un interruttore 7. E' ovviamente possibile avere singoli mezzi a oscillatore che possono essere controllati in modo da inviare le frequenze portanti desiderate, o avere oscillatori diversi per trasmettitore e ricevitore. E' anche possibile far modulare il trasmettitore direttamente da mezzi locali a oscillatore che sono collegati col terminale t di entrata. Il segnale di uscita (segnale di controllo) dal selettore 5 di canale effettua una regolazione grossolana alla frequenza portante corretta, dopodich? si ha modulazione col segnale di informazioni dal terminale t. I mezzi a oscillatore locale possono essere un VCO che pu? anche essere controllato convenzionalmente con l'ausilio di sintesi di frequenza per generare frequenze di oscillatore locale desiderate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo di trasmissione di informazioni nelle comunicazioni in un sistema telefonico mobile con breve portata fra una stazione base ed un telefono mobile con l'ausilio di accesso multiplo a divisione di tempo (TDMA), e nel quale ciascuna stazione base ha a sua disposizione un dato numero di frequenze portanti (f1-f4) comuni all'intero sistema e una pluralit? di porzioni di tempo (CH1-CH16) sono attribuite a ciascuna frequenza portante, trasmissione e ricezione di comunicazioni avvenendo su una di dette frequenze portanti e durante intervalli di tempo separati in una sequenza, caratterizzato da ci? che una pluralit? di frequenze portanti vengono attribuite ad ogni porzione di tempo (CH1-CH16), tali frequenze essendo le stesse per tutte le porzioni di tempo, e da ci? che per trasmissione e ricezione di una comunicazione viene utilizzata solo una frequenza come frequenza portante per una data porzione di tempo.
2) Metodo come in 1), caratterizzato da ci? che per trasmissione su un primo canale vengono utilizzate una prima frequenza portante (f1) ed una prima porzione di tempo (CHI), mentre le frequenze portanti rimanenti (f2-f4) vengono bloccate per trasmissione in quella porzione di tempo, e per ricezione su un secondo canale viene utilizzata una seconda porzione di tempo, che ? spostata di un mezzo intervallo di sequenza rispetto alla prima porzione di tempo, mentre sono bloccate le restanti frequenze portanti per quella porzione di tempo.
3) Unit? radio compresa in una stazione base (FS) in un sistema telefonico mobile che lavora secondo il principio (TDMA) per trasmettere e ricevere comunicazioni radio fra la stazione base (FS) ed almeno un telefono mobile (PS) ad una distanza breve dalla stazione base su una pluralit? di frequenze portanti (f1-f4) comuni all'intero sistema, l'unit? radio comprendendo: a) un'unit? trasmittente (1) per trasmettere informazioni di comunicazione al telefono mobile su una data frequenza portante (f1) ed una data porzione di tempo (CHI) durante il tempo di trasmissione entro un intervallo di sequenza, b) un'unit? ricevente (2) per ricevere informazioni di comunicazione da un telefono mobile (PS) in una porzione di tempo corrispondente durante il tempo di ricezione in un intervallo di sequenza e su una data frequenza portante (f ), c) un'unit? di antenna insieme con mezzi (3) di adattamento di antenna, collegata all'unit? trasmittente (1) e ricevente (2), d) selettore (5) di canale insieme con unit? ( 6) di sincronizzazione per selezionare un canale non occupato fra le porzioni di tempo (CH1-CH16) che ? disponibile durante detti tempo di trasmissione e tempo di ricezione di un intervallo di sequenza, caratterizzato da ci? che il selettore (5) di canale ? tale che durante detto tempo di trasmissione e per una data porzione di tempo scelta (CHI) e frequenza portante (f1) le rimanenti frequenze portanti (f2-f4) sono bloccate Per comunicazioni in quella porzione di tempo (CHI), e da ci? che durante detto intervallo di ricezione lo stato di occupazione viene esplorato relativamente a porzioni di tempo occupate (CHI, CH10, CH16) per ciascuna delle frequenze portanti, le frequenze portanti (f1, f2, f3), le corrispondenti porzioni di tempo delle quali sono occupate, essendo immagazzinate e generato un segnale di controllo che indica durante l'intervallo di tasmissione la frequenza portante scelta per la porzione di tempo scelta, e durante l'intervallo di ricezione indica la frequenza portante o le frequenze portanti per le porzioni di tempo occupate, e da ci? che mezzi (7, 8-11) a oscillatore locale controllabile sono disposti per generare una di detto numero di frequenze portanti (f1-f4) in risposta a detto segnale di controllo dal selettore (5) di canale e per trasmettere detta frequenza portante al trasmettitore (1) durante la sua porzione di tempo associata in detto intervallo di trasmissione ed al ricevitore (2) durante detto intervallo di trasmissione.
4) Unit? radio come in 3), caratterizzata da ci? che i mezzi a oscillatore locale controllabile comprendono una pluralit? di oscillatori locali separati (8-11) corrispondenti al numero di frequenze portanti (f1-f4) sistema ed un interruttore controllabile (7), tale interruttore (7) connettendo uno (8) degli oscillatori locali all'entrata di oscillatore locale dell'unit? trasmittente (1) e dell'unit? ricevente (2) in risposta a detto segnale di controllo durante la porzione di tempo nell'intervallo di trasmissione corrispondente ad una frequenza portante scelta e durante l'intervallo di ricezione durante la porzione di tempo occupata.
5) Unit? radio come in 3), caratterizzata da ci? che i mezzi a oscillatore locale controllabile comprendono un singolo oscillatore, che ? controllato convenzionalmente in risposta a detto segnale di controllo con l'ausilio di sintesi di frequenza per generare frequenze di oscillatore locale desiderate, che comprendono dette frequenze portanti (f1-f4).