NO177030B

NO177030B - Radio Amplifier Station

Info

Publication number: NO177030B
Application number: NO904530A
Authority: NO
Inventors: David Alexander Mcfarlane; John Robin Ball
Original assignee: British Telecomm
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1995-03-27
Also published as: NO904530D0; NO177030C; NO904530L

Description

Denne oppfinnelsen angår en radioforsterkerstasjon (cell repeater, cell enhancer) for et digitalt mobilradiosystem med tidsdelt multippel adgang (TDMA-system). This invention relates to a radio amplifier station (cell repeater, cell enhancer) for a digital mobile radio system with time-division multiple access (TDMA system).

I et mobilradiosystem finnes det ofte områder med dårlig dekning innenfor en basestasjons tjenesteområde, hvor dårlig signalforbindelse mellom basestasjonen og en mobilstasjon resulterer i uakseptabel talekvalitet, og til og med full-stendig tap av en samtale. En løsning på dette problem er anordning av en bredbåndsforsterker eller gjenutstråler. Denne løsningen lider imidlertid under visse ulemper, nemlig (I) den ville gjenutstråle alle signaler innenfor det dekkede frekvensområde, inklusiv uønskede signaler, f.eks. fra andre radiosystemer som kan bruke det samme bånd; (II) inter-modulasjon- og bredbåndsstøy; (III) effektnivået for hver kanal inne i båndet ville bli forsterket like meget, uansett den virkelige signalstyrke. In a mobile radio system, there are often areas with poor coverage within a base station's service area, where poor signal connection between the base station and a mobile station results in unacceptable voice quality, and even complete loss of a call. A solution to this problem is the installation of a broadband amplifier or reradiator. However, this solution suffers from certain disadvantages, namely (I) it would re-radiate all signals within the covered frequency range, including unwanted signals, e.g. from other radio systems that may use the same band; (II) inter-modulation and broadband noise; (III) the power level of each channel within the band would be amplified equally, regardless of the actual signal strength.

En radioforsterkerstasjon er kjent fra EP 210,811, A radio amplifier station is known from EP 210,811,

hvilken publikasjon beskriver en radioforsterker for å videre-befordre tidsluker i TDMA-radiokommunikasjon hvor TDMA-sendingene mottas, analyseres, hvor kode-informasjon uttrekkes, og hvor TDMA-signalet rekonstrueres og så utsendes. Radioforsterkeren benytter analyse og uttrekking av startkoder for å bestemme hvilke tidsluker som forventes å inneholde data. Systemet vil forsterke disse tidslukene, selv om det ikke foreligger noen data. Dette betyr at forsterkerenheter vil bli tilordnet til kanaler selv når de ikke fører noen data. Dette kan bevirke at data-bærende kanaler mistes dersom det ikke finnes noen fri forsterkerenhet for disse. Dersom ytterligere forsterkerenheter tilveiebringes for å ta vare på dette, økes forsterkerstasjonens kompleksitet. which publication describes a radio amplifier for forwarding time slots in TDMA radio communication where the TDMA transmissions are received, analyzed, where code information is extracted, and where the TDMA signal is reconstructed and then transmitted. The radio amplifier uses analysis and extraction of start codes to determine which time slots are expected to contain data. The system will reinforce these time slots, even if no data is available. This means that amplifier units will be assigned to channels even when they carry no data. This can cause data-carrying channels to be lost if there is no free amplifier unit for these. If additional amplifier units are provided to take care of this, the complexity of the amplifier station is increased.

Fra WO 87/02538 er kjent en radioforsterker for en celle A radio amplifier for a cell is known from WO 87/02538

i et mobilradio-system som avsøker radiofrekvensene tilknyttet cellen for å identifisere frekvenser hvor "opp-forbindelser" in a mobile radio system that scans the radio frequencies associated with the cell to identify frequencies where "uplinks"

(dvs. i retning fra mobilenhet til base) er i funksjon, og for å bevirke at forsterkere selektivt forsterker de signaler som bæres på disse frekvensene. Prosessen detekterer de frekvenser hvor det foregår trafikk, og forsterker all trafikk (ie in the direction from mobile unit to base) is in operation, and to cause amplifiers to selectively amplify the signals carried on these frequencies. The process detects the frequencies where traffic is taking place, and amplifies all traffic

på disse frekvensene. Egentlig angår ikke denne publikasjonen tidsdelte multiplekssystemer, og det foreligger ingen mulighet for å identifisere individuelle tidsluker på de frekvenser hvor det foregår trafikk. on these frequencies. Actually, this publication does not concern time-shared multiplex systems, and there is no possibility of identifying individual time slots on the frequencies where traffic takes place.

Det er en kjent radioforsterker (se beskrivelse og krav i søkerens samtidige EP patent søknad nr. 0274857) som benytter et flertall frekvensfølsomme enkeltkanal-forsterkerenheter for forsterkning av bare trafikkbærende kanaler. Denne forsterkeren, som ligner en del på forsterkeren ifølge WO 87/02538, inngår i et analogt, frekvensdelt multippel adgang (FDMA) system, og er derfor ikke egnet for digitale systemer såsom det foreslåtte pan-europeiske GSM (Groupe Speciale Mobile) mobilradiosystem. There is a known radio amplifier (see description and claims in the applicant's concurrent EP patent application no. 0274857) which uses a plurality of frequency-sensitive single-channel amplifier units for amplification of only traffic-carrying channels. This amplifier, which is somewhat similar to the amplifier according to WO 87/02538, is part of an analogue frequency division multiple access (FDMA) system, and is therefore not suitable for digital systems such as the proposed pan-European GSM (Groupe Speciale Mobile) mobile radio system.

Den foreliggende oppfinnelse frembringer en radioforsterkerstasjon for et frekvensbånd med et flertall RF-kanaler for å bære et flertall digitale TDMA-kanaler som hver har en sekvens av tidsluker, omfattende: et flertall av enkle RF-kanalforsterkerenheter, og en styringsanordning for å avsøke RF-kanalene for å identifisere en aktiv RF-kanal og for å tildele en av forsterkerenhetene til en identifisert aktiv kanal, og radioforsterkerstasjonen kjennetegnes ved at hver av forsterkerenhetene har en anordning for å detektere nærvær av aktivitet i en tidsluke i en TDMA-kanal, innenfor en aktiv RF-kanal, og for å forsterke digitale signaler i den tidsluken, slik det forøvrig angis i det vedføyde patentkrav 1. Fordel-aktige utførelser av oppfinnelsen fremgår videre av de uselv-stendige patentkravene. The present invention provides a radio amplifier station for a frequency band having a plurality of RF channels for carrying a plurality of digital TDMA channels each having a sequence of time slots, comprising: a plurality of single RF channel amplifier units, and a control device for scanning RF the channels to identify an active RF channel and to assign one of the amplifier units to an identified active channel, and the radio amplifier station is characterized in that each of the amplifier units has a device for detecting the presence of activity in a time slot in a TDMA channel, within a active RF channel, and to amplify digital signals in that time slot, as otherwise stated in the attached patent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are further apparent from the non-independent patent claims.

Hver forsterkerenhet har med fordel, for dupleksdrift, forover-og revers-forsterkningsbaner, og antallet forsterkerenheter er mindre enn antallet RF-kanaler, forsterkerenhetene har velgbar frekvens, og styringsenheten er anordnet til i bruk å velge frekvensen for hver enhet som skal tildeles trafikkbærende talekanal. Advantageously, for duplex operation, each amplifier unit has forward and reverse gain paths, and the number of amplifier units is less than the number of RF channels, the amplifier units have selectable frequency, and the control unit is arranged to select in use the frequency for each unit to be assigned a traffic-carrying voice channel .

Hver forsterkerenhet kan, i hver forsterkningsbane, ha en første frekvensskifter for å omforme engangssignalene ned til en mellomfrekvens, et båndpassfilter, og en annen frekvensskifter for å omforme de filtrerte signalene opp til den opprinnelige frekvens, hvor filterfrekvensen er fast, og kanaltildelingen for enheten kan styres ved å styre frekvensskifterens lokaloscillatorfrekvens. Mellomfrekvensene for forover-og revers-banene i en forsterket enhet er forskjellige med den mengde som tilsvarer sender/mottaker-frekvens-forskjellen for talekanalene, slik at en enkelt lokaloscillator kan brukes for enheten. Styringsanordningen er fortrinnsvis felles for alle forsterkerenhetene. Each amplifier unit may, in each gain path, have a first frequency shifter to transform the single-shot signals down to an intermediate frequency, a bandpass filter, and a second frequency shifter to transform the filtered signals up to the original frequency, where the filter frequency is fixed, and the channel assignment for the device may is controlled by controlling the frequency changer's local oscillator frequency. The intermediate frequencies of the forward and reverse paths in an amplified device differ by an amount equal to the transmitter/receiver frequency difference of the speech channels, so that a single local oscillator can be used for the device. The control device is preferably common to all amplifier units.

I en annen utførelse har hver forsterkerenhet, i hver forsterkningsbane, en frekvensskifter for å omforme signalene til en mellomfrekvens, et båndpassfilter, en frekvens-diskriminator for å demodulere de digitale signalene, en regenerator for de gjenvunne digitale signalene, en modulator som drives av de regenererte signalene og virker ved den opprinnelige frekvens, hvor kanaltildelingen for enheten kan styres ved å styre lokaloscillator-frekvensene som leveres av frekvensskifteren og modulatoren. Utgangssignalet fra modulatoren blir forsterket for å frembringe utgangssignalet for forsterkerenheten. In another embodiment, each amplifier unit has, in each amplification path, a frequency shifter to convert the signals to an intermediate frequency, a bandpass filter, a frequency discriminator to demodulate the digital signals, a regenerator for the recovered digital signals, a modulator driven by the regenerated signals and operates at the original frequency, where the channel assignment for the device can be controlled by controlling the local oscillator frequencies provided by the frequency shifter and modulator. The output signal from the modulator is amplified to produce the output signal for the amplifier unit.

Alternativt kan frekvensskifteren omfatte to blandere som begge blir forsynt med inngangssignalet, hvor lokaloscillatoren på hver blander er ved samme frekvens men med en relativ faseforskyvning på 90 grader, mens lokaloscillator-frekvensen er nominelt den samme som signalfrekvensen. De resulterende to signaler fra blanderne blir behandlet ved et basebånd for å utlede en regenerert kopi av den digitale modulasjon, fortrinnsvis ved digital signalbehandlingsteknikk. Behandlingen omfatter lavpassfiltrering. Regenererings-prosessen frembringer to signaler som blir påtrykt to modulatorer drevet av samme lokaloscillator som frekvensskifteren, og med en relativ faseforskyvning på 90 grader. Utgangssignalene fra de to modulatorene blir kombinert og forsterket for å generere utgangssignalet fra forsterkerenheten. Alternatively, the frequency shifter can comprise two mixers that are both supplied with the input signal, where the local oscillator on each mixer is at the same frequency but with a relative phase shift of 90 degrees, while the local oscillator frequency is nominally the same as the signal frequency. The resulting two signals from the mixers are processed at baseband to derive a regenerated copy of the digital modulation, preferably by digital signal processing techniques. The processing includes low-pass filtering. The regeneration process produces two signals which are applied to two modulators driven by the same local oscillator as the frequency shifter, and with a relative phase shift of 90 degrees. The output signals from the two modulators are combined and amplified to generate the output signal from the amplifier unit.

Det er en fordel at tidsluke-identifiseringsanordningen omfatter en tidsluke-aktivitetsdetektor for å detektere hvilken tidsluke i en kanal som er aktiv, en styringsenhet som mottar utgangssignalet fra tidsluke-aktivitetsdetektoren, og en tidsluke-port og effekt-styringsenhet som blir styrt av styringsenheten for å forsterke bare en aktiv tidsluke. I dette tilfellet kan hver forsterkerenhet videre omfatte en klokkegjenvinnings-, synkroniserings- og tidslukedetektorenhet for å utlede en systemklokke, synkroniseringspulser og tidsluke- avtastningspulser, og å kople disse til styringsenheten. It is an advantage that the time slot identification device comprises a time slot activity detector for detecting which time slot in a channel is active, a control unit which receives the output signal from the time slot activity detector, and a time slot gate and power control unit which is controlled by the control unit for to amplify only an active time slot. In this case, each amplifier unit may further comprise a clock recovery, synchronization and time slot detector unit to derive a system clock, synchronization pulses and time slot sampling pulses, and to couple these to the control unit.

Styringsenheten for hver forsterkerenhet omfatter fortrinnsvis en anordning for å styre driftsfrekvensen for den forsterkerenhet som er på, til å følge en forutbestemt frekvenshopp-sekvens, slik at forsterkeren kan brukes i et radiosystem som benytter frekvenshopping. Frekvens-styringsenheten for en gitt forsterker kan beleilig brukes til å styre den første og andre frekvensskifter eller modulator i den forsterkerenheten. The control unit for each amplifier unit preferably includes a device for controlling the operating frequency of the amplifier unit that is on, to follow a predetermined frequency hopping sequence, so that the amplifier can be used in a radio system that uses frequency hopping. The frequency control unit for a given amplifier may conveniently be used to control the first and second frequency shifter or modulator in that amplifier unit.

En radioforsterkerstasjon konstruert ifølge den foreliggende oppfinnelse skal i det følgende beskrives gjennom eksempler, og under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 viser skjematisk et mobilradio område; Figur 2 er et blokkdiagram av forsterkerstasjonen; Figur 3 er et blokkdiagram av en forsterkerenhet i forsterkerstasjonen på figur 2; Figur 4 er et blokkdiagram av radiofrekvens-modulen i forsterkerstasjonen på figur 2; Figur 5 er et blokkdiagram av en alternativ utførelse av en forsterkerenhet i forsterkerstasjonen på figur 2; og Figur 6 er et blokkdiagramm av en annen alternativ utførelse av en forsterkerenhet i forsterkerstasjonen på figur 2. A radio amplifier station constructed according to the present invention will be described in the following through examples, and with reference to the drawings, where: Figure 1 schematically shows a mobile radio area; Figure 2 is a block diagram of the amplifier station; Figure 3 is a block diagram of an amplifier unit in the amplifier station of Figure 2; Figure 4 is a block diagram of the radio frequency module in the amplifier station of Figure 2; Figure 5 is a block diagram of an alternative embodiment of an amplifier unit in the amplifier station of Figure 2; and Figure 6 is a block diagram of another alternative embodiment of an amplifier unit in the amplifier station of Figure 2.

Det henvises nå til tegningene, hvor figur 1 illustrer skjematisk et mobilradiosystem, i hvilket en basestasjon 1 betjener et område 2, kanskje en "celle" i et celle-radiosysem for toveis talesamband med et antall mobilenheter 3. Det antas at det innen et gitt frekvensbånd er allokert dupleks-radio-kanaler, nemlig en styrings-eller signaleringskanal og et antall talekanaler, for samband mellom basestasjon 1 og mobilenhetene 3 innenfor område 2. På grunn av (f.eks.) terrengforholdene, finnes det innenfor området 2 et område 4 med dårlig dekning. Kvaliteten av sambandet mellom basestasjon en og mobilenhetene 3 innenfor dette området 4 er utilfreds-stillende, og en fast forsterkerstasjon 5 er anordnet på et slik sted at den kan oppnå tilfredsstillende radiosamband både med basestasjonen og med mobilenhetene innenfor området med dårlig dekning. Reference is now made to the drawings, where figure 1 schematically illustrates a mobile radio system, in which a base station 1 serves an area 2, perhaps a "cell" in a cellular radio system for two-way voice communication with a number of mobile units 3. It is assumed that within a given frequency band is allocated duplex radio channels, namely a control or signaling channel and a number of voice channels, for connection between the base station 1 and the mobile units 3 within area 2. Due to (e.g.) terrain conditions, within area 2 there is an area 4 with poor coverage. The quality of the connection between base station one and the mobile units 3 within this area 4 is unsatisfactory, and a fixed amplifier station 5 is arranged in such a place that it can achieve a satisfactory radio connection both with the base station and with the mobile units within the area with poor coverage.

Figur 2 illustrerer forsterkeren 5, som i hovedtrekk har en antenne 10 for samband med basestasjonen 1, og en antenne 11 med samband med mobilenhetene 3 innenfor området 4 med dårlig dekning. Mellom de to antennene 10 og 11 er forbundet, via en radiofrekvensmodul 12, et antall (bare tre er vist) av dupleks, en kanals forsterkermoduler 13. Antallet moduler 13 er mindre enn antallet av kanaler som er tildelt radioområdet 2, og en styringsenhet 14 er anordnet for kanal-tildeling. Styringsenheten 14 avsøker de tildelte kanaler for å identifisere de som er i bruk, og svitsje forsterkerenhetene 13 til kanalene etter behov. Avsøkingsfunksjonen kan utføres av en eller flere av forsterkerenhetene under styring av styringsenheten 14. Figure 2 illustrates the amplifier 5, which basically has an antenna 10 for connection with the base station 1, and an antenna 11 for connection with the mobile units 3 within the area 4 with poor coverage. Between the two antennas 10 and 11 are connected, via a radio frequency module 12, a number (only three are shown) of duplex, one-channel amplifier modules 13. The number of modules 13 is less than the number of channels assigned to the radio area 2, and a control unit 14 is arranged for channel assignment. The control unit 14 scans the assigned channels to identify those in use, and switches the amplifier units 13 to the channels as needed. The scanning function can be performed by one or more of the amplifier units under the control of the control unit 14.

En forsterkermodul 13 er vist på figur 3. For å oppnå den nødvendige selektivitet for kanal-utvelging, blir innkommende signal omformet ned til en mellomfrekvens, filtrert og omformet opp igjen. Skjønt det i prinsippet ikke er vesentlig, er den gjenutstrålte frekvensen den samme som de mottatte signaler, for å unngå behovet for at mobilenhetene 3 (eller basestasjon 1) endrer frekvens. An amplifier module 13 is shown in figure 3. In order to achieve the necessary selectivity for channel selection, the incoming signal is transformed down to an intermediate frequency, filtered and transformed again. Although in principle it is not essential, the re-radiated frequency is the same as the received signals, to avoid the need for the mobile units 3 (or base station 1) to change frequency.

På figur 3 blir signalene som mottas ved en inngang 2 0 fra basestasjonen 1 ned-omformet i en blanderkrets 21 til en mellomfrekvens på (f.eks.) 45 MHz, og den ønskede kanal blir filtrert i et båndpassfilter 23 og forsterket med forsterkeren 24. Det blir så opp-omformet til den opprinnelige frekvens (ved en blanderkrets 25), forsterker i en effektforsterker 26, og sendt til en utgang 27 for gjenutsending til området 4 med dårlig dekning. Denne transmisjonsretningen fra base til mobilenhet er kjent som en ned-forbindelse. Transmisjonsretningen fra mobilenheten til base (opp-forbindelsen) blir behandlet på lignende måte med enhetene 20' til 27', unntatt at (forutsatt en sender/mottaker-frekvens-adskillelse på 4 5 MHz) en mellomfrekvens på 90MHz er valgt, slik at en enkelt utgang fra en lokaloscillator 28 kan brukes til å forsyne alle fire blandingskretsene 21, 25, 21', 25'. Mellomfrekvensfilterene 23, 23' har fast frekvens, og kanal-utvelgingen blir utført ved å styre frekvensen for lokaloscillatoren 28. Oscillatoren 28 er en konvensjonell frekvens-syntetisator som kan svitsjes, via en styringsbuss 15 (se figur 2) fra styringsenheten 14, til slike frekvenser at mellomfrekvensfilterene 23, 23' velger hvilke som helst av de tildelte kanaler. På lignende måte kan styringsenheten 14, via bussen 15, styre forsterkerne 13, slå de individuelle tidsluker på eller av, og stille utgangssignal-nivået til en verdi som blir utledet av styringsenheten 14 fra det innkomne signal. In Figure 3, the signals received at an input 20 from the base station 1 are down-converted in a mixer circuit 21 to an intermediate frequency of (e.g.) 45 MHz, and the desired channel is filtered in a bandpass filter 23 and amplified with the amplifier 24 It is then up-converted to the original frequency (by a mixer circuit 25), amplified in a power amplifier 26, and sent to an output 27 for retransmission to the area 4 with poor coverage. This direction of transmission from the base to the mobile unit is known as a downlink. The direction of transmission from the mobile unit to the base (uplink) is treated in a similar manner with units 20' to 27', except that (assuming a transmitter/receiver frequency separation of 4 5 MHz) an intermediate frequency of 90 MHz is selected, so that a single output from a local oscillator 28 can be used to supply all four mixing circuits 21, 25, 21', 25'. The intermediate frequency filters 23, 23' have a fixed frequency, and the channel selection is performed by controlling the frequency of the local oscillator 28. The oscillator 28 is a conventional frequency synthesizer which can be switched, via a control bus 15 (see figure 2) from the control unit 14, to such frequencies that the intermediate frequency filters 23, 23' select any of the assigned channels. In a similar way, the control unit 14, via the bus 15, can control the amplifiers 13, switch the individual time slots on or off, and set the output signal level to a value that is derived by the control unit 14 from the incoming signal.

RF-modulen 12 er vist på figur 4. "Base" - antennen 10 er forbundet via en duplekser 30 til (a) en mottakerforfor-sterker 31 og en effekt-deler 32 som mater modulinngangene 20 (og om nødvendig styringsenheten 14), og (b) en passiv effekt-kombineringskrets 33 som mottar modulutgangene 27'. Lignende komponenter 30' til 33' danner grensesnitt mellom "mobil"-antennen 11 og modulinngangene 20' og utgangene 27. I en alternativ utførelse (ikke vist), kunne separate antenner 10 og 11 bli brukt for hver forsterkermodul 13. The RF module 12 is shown in Figure 4. The "Base" antenna 10 is connected via a duplexer 30 to (a) a receiver pre-amplifier 31 and a power divider 32 which feeds the module inputs 20 (and if necessary the control unit 14), and (b) a passive power combining circuit 33 which receives the modulus outputs 27'. Similar components 30' to 33' interface between the "mobile" antenna 11 and the module inputs 20' and outputs 27. In an alternative embodiment (not shown), separate antennas 10 and 11 could be used for each amplifier module 13.

Konstruksjonen av styringsenheten 14 kan være konvensjonell, og skal derfor ikke beskrives i detalj. The construction of the control unit 14 may be conventional, and shall therefore not be described in detail.

I den foreliggende utførelse av oppfinnelsen, er funksjonen for styringsenheten 14 å bestemme hvilke frekvenser kanalmodulene 13 skal svitsjes til. Styringsenheten er programmert med et sett kanalfrekvenser som forsterkeren kan operere på. Når et signal i en tidsluke på hvilken som helst av disse kanalene møter visse forutbestemte betingelser, ansees kanalen for å være i bruk. Hvis en kanalmodul er tilgjengelig, vil den bli svitsjet på for å forsterke denne tidsluken i denne kanalen. Betingelsene for å bestemme i bruk- status kan omfatte signalstyrken, signal/støy-forholdet, og kvaliteten av digital modulasjon. In the present embodiment of the invention, the function of the control unit 14 is to determine which frequencies the channel modules 13 are to be switched to. The control unit is programmed with a set of channel frequencies that the amplifier can operate on. When a signal in a time slot on any of these channels meets certain predetermined conditions, the channel is considered to be in use. If a channel module is available, it will be switched on to amplify this timeslot in this channel. The conditions for determining in-use status may include signal strength, signal-to-noise ratio, and quality of digital modulation.

Programmering av styringsenheten kan finne sted ved en manuell anordning, f.eks. brytere eller et tastatur tilkoplet enheten, eller fjernstyres via et passende kommunikasjons-grensesnitt, eller ved et iboende internprogram. Programming of the control unit can take place by a manual device, e.g. switches or a keyboard connected to the device, or controlled remotely via a suitable communication interface, or by an inherent internal program.

Hvor forsterkeren er utstyrt med færre kanalmoduler enn antallet frekvenskanaler på hvilke den er programmert til å operere, kan en eller flere kanaler som ikke er i bruk, under perioder når de ikke brukes til forsterkning, brukes til å avsøke de øvrige kanaler for aktivitet. Alternativt kan en dedisert avsøknings-mottakermodul brukes for dette formål. Where the amplifier is equipped with fewer channel modules than the number of frequency channels on which it is programmed to operate, one or more channels which are not in use, during periods when they are not used for amplification, can be used to scan the other channels for activity. Alternatively, a dedicated scan-receiver module can be used for this purpose.

I celle-systemet vil kanalene som skal avsøkes bestå av en styrings-og signaleringskanal og et antall tallkanaler (styrings-og signaleringskanalen brukes for å registrere mobile sendere inn på cellesystemet, for å sette opp telefonsamtaler, og for andre styringsformål såsom starting av f rekvenshopp ing- In the cell system, the channels to be searched will consist of a control and signaling channel and a number of number channels (the control and signaling channel is used to register mobile transmitters onto the cell system, to set up telephone calls, and for other control purposes such as starting frequency hopping ing-

sekvenser). sequences).

For et TDMA mobilradiosystem, er hver mobilenhet 3 tildelt en gitt tidsluke i tidsdomenet fra basestasjonen 1. Denne tidsluke-tildelingen blir utført under oppsetting av samtalen. Det typiske tidsdomene har 8 tidsluker, som effektivt betyr at forsterkeren 5 kan håndtere 8 ganger så mange mobilenheter 3 som det er kanaler. For a TDMA mobile radio system, each mobile unit 3 is assigned a given time slot in the time domain from the base station 1. This time slot assignment is performed during call setup. The typical time domain has 8 time slots, which effectively means that the amplifier 5 can handle 8 times as many mobile devices 3 as there are channels.

Som vist på figur 3 er antennene 10 og 11 forbundet med hver av dupleksforsterkerenhetene 13 via duplekserne 30 og 30'. Duplekserne 30 og 30' er felles for alle forsterkerenhetene 13, pg danner en del av RF-modulen 12. I en alternativ utførelse som benytter separate antenner 10 og 11 for hver forsterker 13, kunne tids-svitsjer brukes i steden for duplekserne 3 0 og 30'. As shown in Figure 3, the antennas 10 and 11 are connected to each of the duplex amplifier units 13 via the duplexers 30 and 30'. The duplexers 30 and 30' are common to all the amplifier units 13, and therefore form part of the RF module 12. In an alternative embodiment that uses separate antennas 10 and 11 for each amplifier 13, time switches could be used instead of the duplexers 30 and 30'.

Når en forsterkerenhet er tildelt en operativ kanal, blir de motsatte signalene på ned-forbindelsen mottatt og forsterket av forsterkeren 34 og videresendt til demodulatoren og nivådetektoren 3 5 som også utleder taktinformasjon for tidsluken. En lignende funksjon på opp-forbindelsen blir utført av forsterkeren 34' og demodulatoren og nivådetektoren 35' . When an amplifier unit is assigned to an operational channel, the opposite signals on the downlink are received and amplified by the amplifier 34 and forwarded to the demodulator and level detector 35 which also derives timing information for the time slot. A similar function on the uplink is performed by the amplifier 34' and the demodulator and level detector 35'.

Styringslogikk-modulen 36 bruker signalnivået og tidsluke-taktinformasjonen fra 35 og 35' til å styre nivået av utsendt effekt i de relevante tidsluker i ned-forbindelsen og opp-forbindelsen, via tidsluke-port og effekt-styringsenhetene 38 og 38', slik at bare signaler i de relevante tidsluker blir forsterket. The control logic module 36 uses the signal level and timeslot clock information from 35 and 35' to control the level of transmitted power in the relevant timeslots in the downlink and uplink, via the timeslot gate and power control units 38 and 38', so that only signals in the relevant time slots are amplified.

Det skal bemerkes at tidsluken for en gitt mobilstasjon har en relativ tidsforskyvning på flere tidsluker mellom opp-forbindelsen og ned-forbindelsen. Figur 5 illustrerer skjematisk en alternativ utførelse av en forsterket modul 13, hvor det motsatte signal ved inngangen 2 0 blir ned-omformet i en blanderkrets 21 til en mellomfrekvens på f.eks. 45 MHz, og den ønskede kanal blir filtrert av et båndpassfilter 23 og forsterket av forsterkeren 24. Signalet blir så demodulert av demodulatoren 40, og det digitale moduleringssignal blir regenerert i en regenerator41, som også utleder signalnivå-og tidsluke-taktinformasjon for styringsslogikk-modulen 36. Det gjenvunne digitalsignal blir påtrykt modulatoren 25 for å generere en kopi av det opprinnelige signal, som blir forsterket i forsterkeren 26 og sendt til en utgang 27 for gjenutsendelse. Den andre transmisjonsretningen blir behandlet på lignende måte i enhetene 21' til 24', 40', 41', 25' og 26'. Figur 6 illustrerer enda en alternativ utførelse av en forsterkermodul 13, hvor det mottatte signal på inngangen20blir påtrykt to blanderkretser 50 og 51, hvor lokaloscillatoren for hver blanderkrets er på den nominelle senterfrekvens for kanalen som skal forsterkes. Lokaloscillatorens forsyning til de to blanderkretsene er forskjøvet i fase ved 90 grader for å operere blanderne i fase-kvadratur. De resulterende blander-utgangene representerer kvadraturmodulasjons-komponenter av det mottatte signal, og blir påtrykt lavpass-filteret 53 og 54 som demper eventuelle uønskede høyfrekvenssignaler. Utgangene fra filterne 53 og 54 blir påtrykt en signal-behandlingsenhet 55 som gjenvinner den digitale modulasjon og utleder tidsluke-taktinformasjon, og som også detekterer nivået av det mottatte signal. Enheten 55 kan også omfatte en anordning for utjevning, feildeteksjon og feilretting. Blanderkretsene 56 og 57 er forsynt med en lokaloscillator på kanalfrekvensen, via en 90 graders faseskiftenhet 58, og blir også forsynt med de rette utgangssignaler fra signalbehandlingsenheten 55, for å gjenskape en kopi av det mottatte signal. Den andre transmisjonsretningen blir behandlet på en lignende måte ved enhetene 50' til 57' og 26'. It should be noted that the time slot for a given mobile station has a relative time shift of several time slots between the uplink and the downlink. Figure 5 schematically illustrates an alternative embodiment of an amplified module 13, where the opposite signal at the input 20 is down-converted in a mixer circuit 21 to an intermediate frequency of e.g. 45 MHz, and the desired channel is filtered by a bandpass filter 23 and amplified by the amplifier 24. The signal is then demodulated by the demodulator 40, and the digital modulation signal is regenerated in a regenerator 41, which also derives signal level and time slot clock information for the control logic module 36. The recovered digital signal is applied to the modulator 25 to generate a copy of the original signal, which is amplified in the amplifier 26 and sent to an output 27 for retransmission. The second direction of transmission is treated in a similar manner in units 21' to 24', 40', 41', 25' and 26'. Figure 6 illustrates yet another alternative embodiment of an amplifier module 13, where the received signal at the input 20 is applied to two mixer circuits 50 and 51, where the local oscillator for each mixer circuit is at the nominal center frequency for the channel to be amplified. The local oscillator supply to the two mixer circuits is out of phase by 90 degrees to operate the mixers in phase quadrature. The resulting mixer outputs represent quadrature modulation components of the received signal, and are applied to the low-pass filter 53 and 54 which attenuate any unwanted high-frequency signals. The outputs from the filters 53 and 54 are applied to a signal processing unit 55 which recovers the digital modulation and derives time slot clock information, and which also detects the level of the received signal. The unit 55 may also comprise a device for smoothing, error detection and error correction. The mixer circuits 56 and 57 are provided with a local oscillator at the channel frequency, via a 90 degree phase shift unit 58, and are also provided with the correct output signals from the signal processing unit 55, to reproduce a copy of the received signal. The other direction of transmission is treated in a similar manner at units 50' to 57' and 26'.

Siden GSM mobilradiosysemet har et behov for frekvenshopping, er hver forsterkerenhet 13 utstyrt med en anordning for å implementere en hoppesekvens. Anordningen er slik at systemoperatøren kan bestemme hvorvidt frekvenshopping skal brukes eller ikke. Når den skal brukes, blir styringsenheten 14 instruert om dette av styrings-og signaleringskanalen, og denne enheten sender de rette styringsinstruksjoner til styringslogikk-modulene 36 i forsterkerenhetene 13. Modulene 36 styrer så syntetisatorene 28, som driver blanderkretsene 21, 21', 25 og 25' for å implementere den forutbestemte hoppesekvens. Since the GSM mobile radio system has a need for frequency hopping, each amplifier unit 13 is equipped with a device for implementing a hopping sequence. The device is such that the system operator can decide whether frequency hopping is to be used or not. When it is to be used, the control unit 14 is instructed to do so by the control and signaling channel, and this unit sends the correct control instructions to the control logic modules 36 in the amplifier units 13. The modules 36 then control the synthesizers 28, which drive the mixer circuits 21, 21', 25 and 25' to implement the predetermined jump sequence.

Denne hoppesekvensen blir styrt av programvare i forbindelse med basestasjonen 1. Hver av mobilenhetene 3 er utstyrt med en anordning for å styre frekvenshoppe-mønsteret for den mobilenheten, etter at instruksen er mottatt over styringskanalen fra basestasjonen 1. This hopping sequence is controlled by software in connection with the base station 1. Each of the mobile units 3 is equipped with a device for controlling the frequency hopping pattern for that mobile unit, after the instruction has been received over the control channel from the base station 1.

Claims

1. Radio amplifier station for a frequency band having a plurality of RF channels for carrying a plurality of digital TDMA channels each having a sequence of time slots, comprising: a plurality of single RF channel amplifier units (13), and a control device (14) for scanning the RF channels to identify an active RF channel and to assign one of the amplifier units to an identified active channel, characterized in that each of the amplifier units has a device (35, 36, 38; 36, 38, 40, 41; 36, 38, 55) to detect the presence of activity in a time slot in a TDMA channel, within an active RF channel, and to amplify digital signals in that time slot.

2. Amplifier station according to claim 1, characterized in that each amplifier unit (13) has, for duplex operation, forward and reverse amplification paths.

3. Amplifier station according to claim 1 or claim 2, characterized in that the number of amplifier units (13) is less than the number of the mentioned RF channels, in that the amplifier units have a selectable frequency, and in that the control device is such that in use it can select the frequency for each unit to be assigned to a traffic-carrying voice channel.

4. Amplifier station according to claim 3, characterized in that each amplification unit has, in each amplification path, a first frequency shifter (21) to transform input signals down to an intermediate frequency, a bandpass filter (23), and a second frequency shifter (25) to transform the filtered signals up to the original frequency, in that the filter frequencies are fixed, and that the unit's channel assignment can be controlled by controlling the frequency shifter's local oscillator frequency.

5. Amplifier station according to claim 3 or 4, characterized in that each amplifier unit has, in each amplification path, a device (40) for demodulating and regenerating the digital modulation signal, and a modulator (41) for reproducing a modulated signal at the received frequency using said digital signal.

6. Amplifier station according to claim 5, characterized in that digital signal processing technology is used for all the functions of filtering, demodulation and regeneration, and if desired for equalizing distortion in the received signal.

7. Amplifier station according to claim 4, characterized in that the intermediate frequency for the forward and reverse paths in an amplifier unit (13) are different to a degree that corresponds to the separation of the transmitter and receiver frequencies in the speech channels, so that a single local oscillator can be used for the unit.

8. Amplifier station according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the control unit (14) is common to all the amplifier units.

9. Amplifier station according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the time slot identification device comprises a time slot activity detector (35) to detect which time slot in a channel is active, a control unit (3 6) which receives the output from the time slot activity detector (35), and a time slot gate and power control unit (38) which is controlled by the control unit so that it only amplifies an active time slot.

10. Amplifier station according to claim 9, characterized in that each amplifier unit (13) further comprises a clock recovery, synchronization and time slot detector unit (35) to derive system clock synchronization pulses and time slot scanning pulses and to transmit these to the control unit (36).

11. Amplifier station according to claim 9 or 10, characterized in that the control unit for each amplifier unit (13) comprises a device for controlling the frequency of an amplifier unit which is to sense a predetermined frequency-hopping sequence, so that the amplifier can be used in a radio system that uses frequency hopping.

12. Amplifier station according to claim 11 as an addition to claim 4, characterized in that the frequency control device for a given amplifier unit (13) is used to control the first and second frequency shifters in that amplifier unit.