NO318282B1 - Overforing av informasjon ved store hastigheter i celleoppbyggede sambandsnett - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder kommunikasjons- eller sambandssystemer, nærmere bestemt en ny og forbedret måte og et tilhørende apparat for å få overført informasjon ved store hastigheter i et trådløst celleoppbygget sambandsnett.

Ved den stadig mer avanserte kommunikasjonsteknologi er det også blitt behov for mer høyhastighets overføring av informasjon, særlig på digital form (data) via radioforbin-delser, og bruken av kodedelt multippelaksessmodulasjon (CDMA) er en av flere teknikker for å frembringe digitaloverføring som er velegnet for dagens behov. Andre måter for digital radiooverføring innbefatter tidsdelt multippelaksess (TDMA) og frekvensdelt multippelaksess (FDMA).

CDMA-teknikken har imidlertid betydelige fordeler over andre modula-sjonsteknikker, og bruken av slik teknikk er blant annet beskrevet i patentlitteraturen, idet det her vises til US 4 901 307 og US 5 103 459. En fremgangsmåte for digital overføring ved hjelp av CDMA-modulasjon har blitt standardisert av institusjonen TIA i standarden TIA/EIA/IS-95-A for radiooverføring mellom mobile enheter og basestasjoner ved toveis bredbåndssamband som bygger på spektralfordeling (heretter kalt IS-95).

Dagens sambandssystemer vil imidlertid bare kunne håndtere relativt langsom over-føring, og de fleste har heller ikke blitt optimalisert for overføring av digitale signaler på generell basis, men er i stedet optimalisert for taleoverføring, og på denne bakgrunn er det et behov innenfor industrien for en fremgangsmåte for å kunne overføre data ved store over-føringshastigheter og trådløst

Oppfinnelsen gjelder en slik fremgangsmåte og et tilhørende apparat. I oppfinnelsen hindres tilstøtende dekningsområder eller celler i et kommunikasjonsnett fra å sende data samtidig, og dersom en første basestasjon på den ene side av en områdegrense sender, vil en andre basestasjon på motsatt side av denne grense være taus under sendeperiodene for den første basestasjon. Siden støyen fra sendinger fra naboområder er en primær interferenskilde vil overføringstakten eller -hastigheten fra effektbegrensede basestasjoner kunne økes dramatisk dersom støyen fra nabodekningsområder eller -celler elimineres.

Ifølge oppfinnelsen sendes derimot alle sendinger fra en basestasjon ved et fast effektnivå, og sendingene til hver stasjon som hører til en abonnent i et kommunikasjonsnett og som befinner seg i et dekningsområde eller en celle i nettet blir sendt i ikke overlappende sekvenser (bursts). Når altså en basestasjon sender blir sendingene rettet mot en abonnentstasjon innenfor området, hvilket tillater at maksimal tilgjengelig sendereffekt kan brukes for å sende data til denne stasjon, hvilket gir maksimal overføringshastighet av informasjonen til den.

For å klarere begrepene skal bemerkes at to separate, men relaterte over-føringshastigheter eller -takter blir referert til. Den ene takt er informasjonstakten som refererer til den bmærsiffertakt pr. tidsenhet som frembringes av en bruker av kommunika-sjonsnettet, mens den andre takt er overføringstakten eller -hastigheten, definert som antallet binærsiffere eller bit pr. tidsenhet ved overføringen via radiobølger.

Når sendingene utføres ved et fast effektnivå blir den informasjon som kan formidles mellom basestasjonen og abonnentstasjonen avhengig av såkalte "linkbudsjett-faktorer", idet dette er velkjent innenfor teknikken. Den mest betydelige av slike faktorer i et trådløst sambandsnett er radiooverføirngstapene mellom basestasjonen og abonnentstasjonen. Disse overføringstap kalles gjeme signalsvekkingen og er sterkt avhengig av avstanden mellom sender og mottaker, i dette tilfelle basestasjonen og abonnentstasjonen.

I henhold til oppfinnelsen utføres sendingene til hver abonnentstasjon ved et fast effektnivå. Informasjonstakten for overførte signaler vil imidlertid variere i avhengighet av avstanden mellom senderen og mottakeren, og i det første eksempel vil denne takt være bestemt av et kodeforhold for det utsendte signal dersom overføringstakten er konstant I et andre eksempel vil overføringstakten til en abonnentstasjon være bestemt ved valget av et modulasjonsformat for det utsendte signal, og dette vil direkte endre overføringstakten for sendingen til en abonnentstasjon.

De spesielle trekk som oppfinnelsen gjelder vil fremgå av patentkravene. Nedenfor blir oppfinnelsen beskrevet i nærmere detalj, og det vises samtidig til tegningene hvor samme henvisningstall kan gå igjen fra den ene figur til den neste og hvor: Fig. 1 viser et typisk radiosambandsnett med en rekke celler eller dekningsområder, over et bestemt geografisk område, fig. 2 viser forholdet mellom en basestasjonssentral, flere basestasjoner og flere abonnentstasjoner, fig. 3 viser et eksempel på et takt- eller tidsdiagram og sekvensformater i henhold til oppfinnelsen, fig. 4 viser et blokkskjema over et dekningsområde eller en celle ifølge oppfinnelsen, fig. 5 viser et blokkskjema over oppbyggingen av en basestasjon, fig. 6 viser et blokkskjema over en abonnentstasjon, og fig. 7 viser et dekningsområde delt opp i et større antall mindre sektorer.

I beskrivelsen brukes samme henvisningstall for å beskrive både dekningsområdet som betjenes av en basestasjon og basestasjonen selv. I oppfinnelsen hindres to naboområder fra samtidig sending. I henhold til fig. 1 er det altså slik at når basestasjonen 1 sender vil basestasjonene 2A-2F være sperret for sending. Støyen (No) som "oppleves" av en basestasjon som sender i et dekningsområde er gitt av likning (1) nedenfor:

idet Nb er støyen fra basestasjonen i naboområdene, Nm er interferensen fra flerveisrefleksjoner og Nt er den termiske støy i systemet, mens NT gjelder alle ytterligere støykilder.

Den totale støy N0 (støyverdien) begrenser den informasjonsmengde som kan overføres i et effektbegrenset trådløst sambandssystem. Oppfinnelsen eliminerer imidlertid støyen fra naboceller, støyen Nb ved å hindre at to naboceller eller -dekningsområder samtidig sender. Siden i tillegg en basestasjon bare sender til en enkelt abonnentstasjon ad gangen vil all dens tilgjengelige energi kunne brukes for denne sending, slik at den totale støy N0 blir redusert, samtidig med at den tilgjengelige effekt for sendingen til en gitt abonnentstasjon øker drastisk, hvorved man også far en betydelig større informasjonstakt for overføringen til denne stasjon.

Fig. to viser oversikten over kommunikasjonssystemet, med en sentral 4 for kom-munikasjon med en rekke basestasjoner 1, 2A-2F og 3A-3L. Sentralen 4 går ofte under forkortelsen BSC. Den koordinerer sendingene fra basestasjonene slik at ikke to nabodekningsområder eller -celler har sin basestasjon under sending samtidig. Ifølge oppfinnelsen sender sentralen 4 et signal til en valgt basestasjon og gir kommando til denne om at den kan sende et bestemt tidsintervall.

I en foretrukket utførelse er dekningsområdene gruppert i sett med ikke tilstøtende områder hvor et vilkårlig dekningsområde inne i settet kan sende samtidig med de øvrige i dette. Har man for eksempel et første sett med områdene 2A, 2C, 2E, 3C, 3K og 3G kan man ha et andre sett med områdene 2B, 2D, 2F, 3A, 3E og 31.1 denne foretrukne utførelse velger sentralen 4 et subsett med ikke tilstøtende dekningsområder og hvor basestasjonene i hvert område kan sende samtidig, og samtlige dekningsområder i dette sett kan sende i løpet av en og samme sekvenssyklus ("frame cycle").

Fig. 3 viser tidsskjemaet for systemet. Sentralen 4 sender først en sendermelding til basestasjon 1 ved tidspunktet 0. I den foretrukne utførelse sender sentralen en melding til samtlige basestasjoner i settet med stasjoner som ikke hører til naboområder og som innbefatter basestasjon 1. I respons på denne melding sender basestasjon 1 i løpet av tidsintervallet fra 0 til T. Ved tidspunktet T sender sentralen 4 en sendermelding til basestasjon 2A og gir kommando til denne om å sende i løpet av tidsintervallet mellom T og 2T. Denne prosess gjentas for hver basestasjon av stasjonene 2B-2F som vist på fig. 3. Ved tidspunktet 7T sender sentralen 4 en melding til basestasjonen 1 igjen, slik at denne på ny kan sende i løpet av sitt tildelte tidsintervall, nemlig intervallet mellom 7T og 8T.

Merk at når en av basestasjonene 2A-2F sender er det også mulig for et subsett med basestasjonene 2A-2F å sende, så lenge ikke to basestasjoner deler den felles grense mellom to dekningsområder. Når basestasjonen 2A for eksempel sender vil også dekningsområdene 1, 2B, 3F, 3E, 3D og 2F være avskåret fra å sende siden de er naboområde til dekningsområdet 2A. Imidlertid kan cellene 2C-2F sende i løpet av denne periode siden de ikke er naboområder til området 2A. I en foretrukket utførelse er tidsintervallene for sending de samme slik at man for å redusere håndteringskompleksiteten ved koordineringen av sendingene for basestasjonene i systemet kan holde seg til ett og samme tidsintervall for sendingene. Det skal bemerkes at bruken av forskjellige tidsintervaller naturligvis også er en mulighet.

I det viste eksempel, illustrert på fig. 3, følger sendingssyklusen for de enkelte dekningsområder og deres tilhørende basestasjoner et enkelt såkalt deterministisk mønster. Man forstår med dette at det ikke er nødvendig at basestasjonen arbeider under kommando av sentralen 4, siden hver basestasjon i nettet kan sende ved bestemte tidspunkter uten styring av sentralen. I en foretrukket utførelse bestemmes ikke sendersyklusen av et enkelt deterministisk mønster så som det som er vist på flg. 3. I den foretrukne utførelse velger sentralen 4 en basestasjon eller et sett ikke tilstøtende basestasjoner som skal sende i samsvar med den informasjonsmengde som er satt opp i kø for sending via den aktuelle basestasjon eller settet med slike. I den foretrukne utførelse overvåker sentralen 4 mengden av meldinger som står i køen og som håndteres av hver basestasjon eller settet av ikke tilstøtende basestasjoner, og sentralen velger den basestasjon som skal sende ut fra hvor stor informasjonsmengde som er i køen.

Innenfor hvert dekningsområde kan det være flere abonnentstasjoner, hver med behov for data som skal tilføres via basestasjonen som håndterer dette område. I eksemplet angir basestasjonen abonnentstasjonens identitet ved hjelp av en hodedel i en informa-sjonssekvens. Fig. 3 viser til venstre en slik sekvens tilpasset tidsintervallet T (det første tidsintervall fra 0 til T), og basestasjon 1 sender i løpet av denne tidsperiode til en bestemt abonnentstasjon. I eksemplet er hver sekvens 2 ms lang. De overførte data har altså som vist en hodedel som identifiserer den valgte abonnentstasjon.

I en alternativ utførelse er hvert dekningsområde delt opp i mindre sektorer som hver kan motta sendinger uavhengig av de øvrige. Dette kan utføres ved hjelp av kraftig ret-ningsbestemte antenner hvis konstruksjon tør være velkjent. Fig. 7 illustrerer et dekningsområde 600 som betjenes av en basestasjon 510, og dette område er delt opp i sektorene 500A-500O. I utførelsen sender hvert dekningsområde i kommunikasjonssystemet og som er sektoroppdelt på tilsvarende måte, til en vilkårlig sektor eller et subsett med sektorer i denne. Sannsynligheten for overlapping av samtidig utgående sendinger fra tilstøtende sektorer er liten så lenge hvert dekningsområde er delt opp i et tilstrekkelig stort antall sektorer.

Det skal bemerkes i forbindelse med fig. 3 at samtlige sendinger via forover-kanalene (det vil si fra basestasjonene og til abonnentstasjonene) har samme energi E0, typisk den maksimale senderenergi som tillates ut fra forskriftene. Likning (2) nedenfor illustrerer en generell linkbudsjettanalyse som beskriver forholdet mellom de enkelte parametere i et trådløst kommunikasjonssystem med fast energi (Eo), det vil si også fast sendereffekt:

hvor Eo er den faste senderenergi ved sendingen fra basestasjonen, R er overføringstakten, (Eb/No)^, er det nødvendige signal/støyforhold for en gitt feilhyppighet, Lg er utbredelsestapet i desibel og L0 er andre tap, også i desibel. Utbredelsestapene L, vil som tidligere nevnt være sterkt avhengig av avstanden mellom basestasjonen og mottakeren, det vil si abonnentstasjonen. I henhold til den foreliggende oppfinnelse varieres enten over-

føringstakten R eller signal/støyforholdet ut fra den aktuelle avstand mellom abonnentstasjonen og basestasjonen.

Fig. 4 viser skjematisk tre abonnentstasjoner 6A, 6B og 6C innenfor den omløpende grense 10 rundt et dekningsområde som betjenes av en basestasjon 1. Avstanden til abon-nents tasj onene er henholdsvis RI, R2 og R3.1 en alternativ utførelse kan en effektiv avstand brukes som en tenkt størrelse som velges i samsvar med utbredelsestapet mellom basestasjonen 1 og den mottakende abonnentstasjon. Det er klart at den effektive avstand er relatert til, men ikke den samme som den fysiske avstand mellom basestasjonen og abonnentstasjonene. Imidlertid er avstanden en funksjon av både den fysiske avstand og den vei radiobølgene følger ved utbredelsen.

Det vises tilbake til likning (2), og det fremgår at virkningene av forskjeller i utbredelsestap (I*.) kan holdes tilbake ved å la de øvrige størrelser være konstante, ved endring av signal/støyforholdet. Dette forhold vil være avhengig av feilregistreringen og de korreksjonsteknikker som brukes for å beskytte de overførte data. Kodetakten gjelder forholdet mellom antallet binærsymboler som føres ut til koderen, og antallet inngående binærsifre til denne. Generelt er det slik at jo høyere kodetakt overføringssystemet har desto bedre beskyttelse for de overførte data og desto mindre blir kravet til signal/støyforhold. I en første utførelse av oppfinnelsen velges derfor kodetakten for overføringer til abonnentstasjoner ut fra avstanden mellom hver enkelt av disse og basestasjonen. Siden kommu-nikasjonssystemer nødvendigvis må være båndbegrensede vil en høyere kodetakt føre til en lavere dataoverføring pr. tidsenhet innenfor systemet.

Fra likning (2) fremgår videre at virkningene av forskjeller i utbredelsestapene også kan holdes tilbake ved å endre verdien av overføringshastigheten, R. Denne størrelse er gitt av likningen (3) nedenfor:

hvor Rj er antallet symboler som overføres, mens M er antallet symboler i modulasjons-konstellasjonen. Hvis altså avstanden mellom basestasjonen og abonnentstasjonen er stor reduseres overføringshastigheten R. Ifølge oppfinnelsen varieres overføringshastigheten ved å endre modulasjonsformatet til et med flere eller færre symboler i modulasjons-konstellasjonen. Når det er liten avstand mellom basestasjonen og abonnentstasjonen økes imidlertid overføringstakten. I det andre eksempel settes symboloverføringshastigheten ved å velge et bestemt modulasjonsformat. Informasjonstakten vil være den takt hvor de aktuelle binærsifre i ukodet form blir overført.

Anta nå at den fysiske avstand og den effektive avstand er nært relatert til hver-andre, og basestasjonen 1 vil da sende ved en lavere overføringstakt til abonnentstasjonen 6A enn den vil til abonnentstasjonen 6B, siden den første effektive avstand er lengre enn den andre.

I dette utførelseseksempel videresender hver abonnentstasjon dens lokalitet til basestasjonen som betjener dekningsområdet rundt den, men i en alternativ utførelse kan posisjoneringssystemer brukes for å tilkjennegi lokaliteten. I så fall kan basestasjonen bruke en effektiv distanse som er fastlagt på annen måte, for eksempel ved måling av utbredelsestapet frem til abonnentstasjonen, for å bestemme dennes posisjon. Slik måling kan gjøres ved å sende et signal ved en kjent sendereffekt fra basestasjonen og måle signaleffekten på mottakersiden. På tilsvarende måte kan utbredelsestap finnes ved å sende et signal med kjent effekt fra abonnentstasjonen og måle signalet på mottakersiden i basestasjonen. Det skal bemerkes at referansene til avstand mellom basestasjonen og abonnentstasjonen også gjelder både den fysiske avstand og den effektive avstand som er basert på måling av utbredelsestap.

I oppfinnelsens konsept velges den innledende kodetakt eller modulasjonsformatet og holdes under beredskap for oppsettingsprosedyren. Deretter måles eller undersøkes avstanden, og hvis en tilstrekkelig endring i denne fører til en ny kodetakt eller et nytt modulasjonsformat velges dette i samsvar med den nye avstand.

I det første utførelseseksempel velger basestasjonen en kodetakt i samsvar med avstanden, deretter sendes en indikasjon på den valgte kodetakt til den abonnentstasjon som mottar signalene, og denne stasjon velger et dekodeformat som er egnet for bruk med den gitte kodetakt.

I det andre utførelseseksempel velger basestasjonen et modulasjonsformat basert på avstanden, en indikasjon på dette format sendes til abonnentstasjonen og denne setter opp demodulatoren slik at den egner seg for å ta imot signalet som er modulert på den bestemte måte, fra basestasjonen.

Et blokkskjema over hvordan en slik basestasjon 1 er bygget opp er vist på fig. 5, mens oppbyggingen av en abonnentstasjon 6A er vist på fig. 6.

I et første eksempel på en utførelse velges kodetakten i avhengighet av avstanden mellom basestasjonen og abonnentstasjonen, og følgelig vil denne takt variere med over-føringshastigheten R, idet denne er holdt fast etter valg mellom flere takter. Først innregistrerer abonnentstasjonen 6A seg i basestasjonens 1 register. Under dette underrettes altså basestasjonen om abonnentstasjonens eksistens, idet denne abonnentstasjon kan være en mobil radiostasjon av forskjellig type, gjerne en mobiltelefon. Grunnsystemet settes opp på velkjent måte. Et eksempel på hvordan dette kan gjøres er gitt i patentskriftet US 5 289 527 med tittel "Mobile Communication Device Registration Method".

I utførelsen frembringer en signalgenerator 218 i abonnentstasjonen 6A en melding som indikerer stasjonens lokalitet og overfører denne melding til det som her er kalt et transmisjonssubsystem 216 for koding, modulasjon, opptransponering og forsterkning av meldingen og videreføring via en duplekser 201 for sending ut gjennom stasjonens antenne 200. Lokalmeldingen mottas av antennen 120 (se fig. 5) i basestasjonen 1 og tas inn via dennes mottakersubsystem 118 for forsterkning, nedtransponering, demodulasjon og dekoding for videreføring av den signalbehandlede melding til en transrnisjonsstyrekrets 104.

I utførelsen i forbindelse med oppfinnelsen sender stasjonen 6A en melding som indikerer dens posisjon til basestasjonen 1 under registreringsprosessen, og dessuten holder stasjonen 6A rede på sine bevegelser/forflytninger. Dersom avstanden til basestasjonen endres vesentlig sendes en indikasjon om dette og den nye posisjon. Som beskrevet ovenfor kan også andre måter for å holde rede på posisjon brukes, men i eksemplet gis i alle fall informasjonen om posisjonen via basestasjonens 1 sentral 104 hvor selve beregningen av avstanden mellom basestasjonen og stasjonen 6A utføres.

Sentralen 104 velger en kodetakt som er avhengig av den beregnede avstand, og i en foretrukket utførelse kvantiseres beregningsresultatet til diskrete verdier som illustrert på fig. 4.1 henhold til dette skjema vil alle abonnentstasjoner som i øyeblikket befinner seg mellom basestasjonen 1 og sirkelen 7A motta informasjon ved en første kodetakt, men de som ligger mellom sirklene 7A og 7B far informasjon ved en andre kodetakt. Alle mellom 7B og 7C far ved en tredje kodetakt, etc. Basestasjonen 1 kan for eksempel bruke takten 1/2 når sendingen foregår til en abonnentstasjon 6B som ligger nær, men takten 1/8 når sendingen foregår til stasjonen 6A lenger unna.

Hvis avstanden mellom basestasjonen og abonnentstasjonen er meget stor velges en høy kodetakt, mens når avstanden er liten velges en lav eller liten. Feilkorreksjon og -deteksjon brukt, i forbindelse med stasjon 6A tillater en mindre streng verdi for signal/støyforholdet for en gitt feiltakt, og jo lavere kodetakten er desto større antall feil kan korrigeres og desto mindre er kravet til et godt signal/støyforhold.

I den første utførelse velger sentralen 104 kodetakten som beskrevet ovenfor og sender en indikasjon om valget til abonnentstasjonen 6A. Denne informasjon er i form av en melding som formidles over en anropskanal i løpet av registreringsprosessen. Slike anropskanaler ("paging channels") brukes i radiosambandssystemer for å sende korte meldinger fra en basestasjon og til en utestasjon som altså kan være en abonnentstasjon som i det foreliggende tilfelle. Systemet tillater at basestasjonen 1 kan endre kodetakt når den mottar påfølgende meldinger via trafikk-kanalen, og en grunn for dette er å tillate endringer i posisjonen for abonnentstasjonen 6A. . I eksemplet frembringes den melding som indikerer den valgte kodetakt av sentralen 104 og formidles til en koder 106 som utfører selve kodingen av meldingen. De kodede symboler fra koderne overføres til en innfeller 108 som omordner symbolene i samsvar med et gitt omordningsformat. I eksemplet videreføres de omordnede symboler til den etterfølgende strukturødelegger 110 ("scrambler") som sprer signalene (ødelegger ordenen) i samsvar med et CDMA-spredeformat som allerede beskrevet i US 4 901 307 og 5 103 459 referert til ovenfor.

Det strukturødelagte ("scrambled") signal videreføres til den viste modulator 112 i utførelseseksemplet, for modulasjon av signalet i samsvar med et gitt modulasjonsformat. I eksemplet er dette format kvadraturfaseforskjøvet nøkling (QPSK). Det modulerte signal videreføres til en sender 104 hvor opptransponering og forsterkning foretas før sending ut i eteren via antennen 116.

Den sendte melding som indikerer hvilken kodetakt som er brukt mottas via antennen 200 og videreføres til en mottaker 202 som utfører nedtransponering og forsterkning for overføring av det omvandlede signal til en demodulator 204. Derved blir signalet demodulert, og dette skjer via et format for anropskanalen på tilsvarende måte som modulasjonen på sendersiden, nemlig ved QPSK. I utførelsen går det demodulerte signal til en utjevner 205 for kanalen, og dennes funksjon er å redusere virkningene av utbredelses-omgivelsene, så som flerveisoverføring. Kanalutjevnere er allerede velkjent innenfor elektronikk og telekommunikasjon, men beskrivelse av en typisk slik enhet kan finnes i US patentsøknad 08/509,722.

Det utjevnede signal går videre til en stmktureringskrets 206 ("descrambler") som retter opp igjen den strukturødeleggelse som ble utført på sendersiden, her også i henhold til et CDMA-samleformat som er beskrevet i det allerede nevnte US 4 901 307 og likeledes i US 5 103 459. De samlede symboler går videre til en tilbakeordner 208 som utfører den omvendte funksjon av innfelleren 108 ved at den arbeider i henhold til et tilsvarende gitt ordningsformat. De nyordnede symboler går videre til en dekoder 210 for dekoding av meldingen og for å videreformidle indikasjonen på den valgte kodetakt og overføring av den dekodede melding til den etterfølgende "hjerne" i form av en styreprosessor 212.

I respons på den dekodede melding tilveiebringer prosessoren 212 et signal til dekoderen 210 for å indikere et dekodeformat som skal brukes for høyhastighets datatransmisjon. I eksemplet kan dekoderen 210 dekode et mottatt signal i samsvar med en rekke såkalte trellisdekodeformater hvor hvert slikt format tilsvarer et tilhørende forskjellig kodeformat.

Det vises igjen til fig. 5 hvor det på venstre side er indikert at data kommer inn til dekningsområdet med basestasjonen 1 (fra abonnentstasjonene 6A-C), inn til et køregister 100 hvor lagring foregår i rekkefølge og relatert til den abonnentstasjon som informasjon skal sendes til. Køregisteret 100 er delt opp i flere lågere 102A-102N for de enkelte abonnentstasjoner, men dette kan sies å være rent illustrativt, idet ett og samme lager naturligvis kan håndtere samtlige deler av køen.

I det første tidsintervall på flg. 3 (t = 0) sender sentralen 4 en melding til den viste transmisjonsstyrekrets 104 for å gi kommando om at basestasjon 1 skal sende. I respons velger kretsen 104 den stasjon som det skal sendes til innenfor dekningsområdet, og det undersøkes hvor lenge den informasjon som skal sendes til denne stasjon, har stått i køen i køregisteret 100.1 en foretrukket utførelse velges stasjon ut fra mengden med informasjon (data) som ligger i køen, for de enkelte abonnentstasjoner i det bestemte dekningsområde. Kretsen 104 frembringer selektivt et signal til et av lagrene i køregisteret, ut fra valget av abonnentstasjon, og i samsvar med dette valg overføres et signal til koderen 106 for å indikere hvilken kodetakt som skal brukes for sendingene.

Transmisjonssryrekretsen 104 overfører nærmere bestemt en hodedelmelding til koderen 106 for å identifisere den abonnentstasjon som skal motta data. I et typisk tilfelle koder koderen 106 denne hodedelmelding ved hjelp av et kodeformat som skal brukes for å kode hodedelene i overføringene til samtlige abonnentstasjoner, og denne hodedel kodes separat fra de øvrige data i meldingen, slik at abonnentstasjonen ikke behøver å dekode hele resten av det overførte under det overfaringsintervall som første kommer, dersom den ytterligere datamengde ikke er tiltenkt den bestemte abonnentstasjon.

Kretsen 104 frembringer deretter et signal til det lager 102A som er vist øverst i køregisteret 100, for å frembringe data og spesifisere den maksimale datamengde som kan overføres til den mottakende abonnentstasjon 6A i løpet av det gitte tidsintervall. Dette maksimum er den maksimale informasjonsmengde som kan overføres innenfor samme intervall, T, ved den valgte kodetakt (Rene), for den faste overføringshastighet, R, som vist i likning (4) nedenfor:

I respons på signalet fra kretsen 104 frembringer lageret 102A en datamengde som er mindre eller Hk den maksimale mengde som er gitt ovenfor, til koderen 106 som på sin side koder disse data ved hjelp av det valgte kodeformat og kombinerer de kodede symboler for hodedelmeldingen med de kodede symboler for informasjonsinnholdet. I eksemplet kan koderen 106 kode data ved flere omhylningskodetakter, for eksempel ved 1/2, 1/3, 1/4 og 1/5 format, og i praksis kan en vilkårlig brøk brukes for takten, for eksempel ved kombinasjon av kodere som er i vanlig bruk i dag samt såkalt datapunktering. Fra koderen går de kodede symboler til den etterfølgende innfeller 108 som omordner symbolene i samsvar med det gitte omordningsformat og viderefører resultatet til strukturødeleggeren 110 for ytterligere omstrukturering i henhold til det allerede nevnte CDMA-spredeformat, for videreføring til modulatoren 112. Det skal bemerkes at siden bare en eneste abonnentstasjon 6A mottar sendingene er bruken av strukturødeleggeren 110 mer for sikkerhetsformål og for å øke signalets immunitet overfor smalbåndstøy og ikke for å gi multippelaksess.

Modulatoren 112 utfører modulasjon av de spredt fordelte symboler, i samsvar med et gitt modulasjonsformat, og i eksemplet er modulatoren en 16 folds modulator av typen QAM. Den overfører de modulerte symboler til senderen 114 for opptransponering og forsterkning før sending via antennen 116.

Det mottatte signal mottas av abonnenten 6A i antennen 200 og går til mottakeren 202 for nedtransponering og forsterkning av det mottatte signal som videreføres til demodulatoren 204 i behandlet form. Etter demodulasjon i henhold til et gitt demodulasjonsformat går det demodulerte signal til utjevneren 205 som er en kanalutjevner som beskrevet ovenfor, og deretter går signalet til en struktureringskrets 206 for hlbakestrukturering i henhold til samme CDMA-samleformat som beskrevet ovenfor. En tilbakeordning 208 samler de spredt fordelte symboler og viderefører dem til den viste dekoder 210.

I eksemplet dekoder dekoderen 210 først hodedelmeldingen i de omordnede symboler, og denne dekodede melding videreføres til en hodedelkontrollkrets 214 som verifiserer at informasjonen som overføres er tiltenkt abonnentstasjonen 6A. Er den det dekodes resten av de behandlede data, men skal disse data i stedet til en annen abonnentstasjon sender kretsen 214 et signal til dekoderen 210 om at også den øvrige informasjon skal dekodes. I et alternativ blir all informasjon dekodet først, og deretter kontrolleres hodedelen.

I dekoderen 210 blir symbolene dekodet i samsvar med det valgte dekodeformat, fra styreprosessoren 212, og særlig utføres dekodingen i henhold til en av flere trellisdekodeformater, etter valg i samsvar med den valgte kodetakt. De dekodede symboler videreføres deretter til abonnentstasjonen 6A.

I den andre variant av oppfinnelsen velger transmisjonsstyrekretsen 104 modulasjonsformatet i samsvar med avstanden mellom basestasjonen og den mobile eller brukertilknyttede stasjon, og basestasjonen 1 sender da en indikasjon på det valgte modulasjonsformat til denne stasjon. Dette format påvirker direkte overføringshastigheten R. Det vises til likning (2) hvor samtlige parametere er gitte, med unntak av utbredelsestapet Lg og overføringshastigheten R. Høyere overføringhastigheter brukes sammen med et modulasjonsformat som inneholder et større sett modulasjonssymboler, for eksempel kan 28 folds kvadraturamplitudemodulasjon (QAM) brukes for overføringer til abonnentstasjoner som ligger nære basestasjonen. I stedet brukes 16 folds QAM ved overføringer til fjernere stasjoner.

I et eksempel sender abonnentstasjonen 6A en melding som angir hvor dens posisjon er, til basestasjonen 1, og i respons velger stasjonen et modulasjonsformat. Som beskrevet tidligere kvantiseres resultatene av avstandsberegningen i transmisjonsstyrekretsen 104, og modulasjonsformatet velges i samsvar med disse kvantiserte avstander. Fig. 4 indikerer at samtlige abonnentstasjoner mellom basestasjonen 1 og sirkelen 7A mottar informasjon via et første modulasjonsformat, stasjoner mellom sirkelen 7A og sirkelen 7B bruker et annet modulasjonsformat, og stasjoner mellom sirkelen 7B og sirkelen 7C bruker et tredje format. Basestasjonen 1 kan for eksempel brukes QPSK-modulasjon ved sending til abonnentstasjonen 6B som ligger nære, og 64-folds QAM når sendingen foregår til abonnentstasjonen 6A som ligger lengre unna. I utførelsen sendes det valgte modulasjonsformat over en anropskanal under registreringsprosessen, og kommunikasjonssystemet tillater at basestasjonen 1 kan endre modulasjonsformat ved påfølgende meldinger som sendes via denne kanal.

Det utsendte signal som indikerer modulasjonsformatet mottas av abonnentstasjonen 6A som beskrevet ovenfor og videreføres til styreprosessoren 212 som frembringer et signal til demodulatoren 204 for indikasjon av hvilket demodulasjonsformat som brukes. Demodulatoren 204 er i den andre utførelse av oppfinnelsen innrettet for å demodulere et mottatt signal i samsvar med flere demodulasjonsformater, og et egnet format velges i respons på signalet fra styreprosessoren 212.

Går vi tilbake til fig. 5 fremgår at data som skal overføres til abonnentstasjonene i dekningsområde 1 (nemlig abonnentstasjonene 6A, 6B og 6C) er lagt til køregisteret 100.1 det første tidsintervall (T = 0) sender sentralen 4 en melding til kretsen 104 for å gi kommando om at den første basestasjon skal sende, og i respons på dette signal velger kretsen 104 en abonnentstasjon som beskrevet ovenfor samt frembringer et signal etter valg til et av lagrene 102A-102N basert på valg av abonnentstasjon. I tillegg og i samsvar med valget av stasjon frembringer kretsen 104 et signal som indikerer hvilket modulasjonsformat som er valgt, for overføring til modulatoren 112.

Transmisjonsstyrekretsen 104 overfører en hodedelmelding til koderen 106 for identifikasjon av den abonnentstasjon som data blir sendt til, og koderen 106 koder hodedelmeldingen som beskrevet ovenfor. Deretter frembringer kretsen 104 et signal til det øverst viste lager 102A for å hente ut data og spesifisere den maksimale datamengde som kan overføres til stasjonen 6A i løpet av det gitte tidsintervall. Dette maksimum tilsvarer den maksimale informasjon innenfor tidsintervallet T, ved den valgte takt som vist i likning (4) ovenfor, og i dette tilfelle er dette gitt ved likning (5) nedenfor:

hvor M er antallet modulasjonssymboler som brukes i henhold til det valgte modulasjonsformat, mens R, er symboltakten. I respons på signalet fra kretsen 104 frembringer lageret 102A en datamengde som er mindre eller lik det maksimale som er tillatt overført til koderen 106 og som er gitt i likningen ovenfor.

I den andre utførelse koder koderen 106 disse data ved en fast kodetakt og kombinerer de kodede symboler for hodedelmeldingen med de kodede datasymboler. Videre frembringer koderen 106 de kodede symboler for overføring til den etterfølgende innfeller 108 som omordner symbolene som tidligere og viderefører resultatet til strukturødeleggeren 110. Denne bruker samme gitte CDMA-spredeformat og overfører resultatet til modulatoren 112 som på sin side modulerer i samsvar med det gitte modulasjonsformat. I eksemplet kan modulatoren transformere de strukturødelagte symboler til modulasjonssymboler i samsvar med flere modulasjonsformater, og modulatoren overfører symbolene til den etterfølgende sender 114 som opptransponerer og forsterker symbolene i form av signaler og sender disse ut via antennen 116.

De utsendte signaler mottas av abonnentstasjonen 6A via dennes antenne 200 og går til mottakeren 202 for nedtransponering og forsterkning. Demodulatoren 204 arbeider som tidligere med valgt demodulasjonsformat og viderefører det demodulerte signal til utjevneren 205 som utføreT kanalutjevning som tidligere. Resultatet går til struktur-eringskretsen 206 for tilbakestmkturering i henhold til det gitte CDMA-samleformat, deretter håndterer tilbakeordneren 208 signalene og viderefører dem til dekoderen 210.

I den her beskrevne utførelse dekoder dekoderen 210 første hodedelmeldingen som inneholdes i de omordnede symboler og viderefører resultatet til hodedelkontrollkretsen 214 hvor det kontrolleres at den informasjon som håndteres skal sendes til den første abonnentstasjon 6A. Skal den det dekodes også den øvrige del, og kretsen 214 sender et signal til dekoderen 210 om dette. I en alternativ utførelse dekodes all informasjon først, hvoretter hodedelen kontrolleres. Det er dekoderen 210 som dekoder symbolene, og disse videreføres deretter til brukeren via dennes abonnentstasjon 6A.

Det skal bemerkes at systemer som bruker både variasjon av kodetakten og bruker teknikken med å variere modulasjonsformatet kan arbeide samtidig.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for å overføre data på digital form fra en første kommunikasjonsstasjon og til en andre kommunikasjonsstasjon, omfattende: bestemmelse av en avstand mellom stasjonene, valg av en informasjonstakt for overføringen og i samsvar med den bestemte avstand, og sending ved den valgte informasjonstakt, og hvor valget av informasjonstakt omfatter valg av en kodetakt eller et modulasjonsformat for de digitale data, karakterisert ved at valget av en kodetakt omfatter valg av en omhylningskodetakt fra et gitt sett slike.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og omfattende: sending av en lokalitetsmelding fra den første stasjon til den andre, sending av et referansesignal ved en gitt sendereffekt, måling av signaleffekten et sted hvor det utsendte referansesignal mottas, og beregning av en verdi for avstanden i samsvar med sendereffekten og signaleffekten på mottakerstedet, idet sendingen av data på digital form ved den valgte informasjonstakt utføres ved en fast maksimal overføringsenergi, karakterisert ved å hindre minst én kommunikasjonsstasjon nær den første kommunikasjonsstasjon fra å sende når denne første stasjon sender.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at valget av mottakingsformat omfatter valget av et trellisdekodeformat.

4. Apparat for overføring av data på digital form fra enn første kommunikasjonsstasjon og til en andre kommunikasjonsstasjon, omfattende: en transmisjonsstyrekrets for valg av et transmisjonsformat i samsvar med avstanden mellom stasjonene og for å tilveiebringe et transmisjonsformatsignal som indikerer hvilket transmisjonsformat som er valgt, og et transmisjonssystem for å motta de digitale data og transmisjonsformatsignalet og for å sende ut de digitale data i samsvar med det valgte transmisjonsformat, og hvor transmisjonsstyrekretsen velger en kodetakt eller et modulasjonsformat for de digitale data, karakterisert ved at transmisjonsstyrekretsen velger en omhylningskodetakt fra et gitt sett av slike.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved: et mottakersubsystem for å motta en lokalitetsmelding fra den andre kommunikasjonsstasjon, og at transmisjonsstyrekretsen er innrettet for å motta denne melding og beregne avstanden mellom kommunikasjonsstasjonene i samsvar med lokalitetsmeldingen.

6. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at den første kommunikasjonsstasjon er en basestasjon tilhørende et dekningsområde i et celleoppbygget kommunikasjonsnett, for betjening av dette dekningsområde, at transmisjonsstyrekretsen er innrettet for å motta et oversendt signal som indikerer et tidsintervall for tillatt sending, og at det mottatte signal er slik at når den første kommunikasjonsstasjon sender hindres andre basestasjoner som betjener dekningsområder som støter til det første, fra å sende.

7. Apparat for å motta data på digital form i et kommunikasjonssystem hvor en første kommunikasjonsstasjon sender slike data til en andre kommunikasjonsstasjon ved en informasjonstakt som er bestemt i samsvar med avstanden mellom stasjonene, karakterisert ved: et mottakersubsystem for å motta i den andre kommunikasjonsstasjon, et signal som angir informasjonstakten, en styreprosessor i den andre kommunikasjonsstasjon og innrettet for å velge et mottakingsformat i samsvar med informasjonstakten, og at mottakersystemet videre er innrettet for å motta de digitale data i samsvar med det valgte mottakingsformat.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at styreprosessoren er innrettet for å velge et dekodeformat.

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at styreprosessoren er innrettet for å velge et trellisdekodeformat.

10. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at styreprosessoren er innrettet for valg av et demodulasjonsformat.