NO320583B1 - Anordning og fremgangsmate for simulering av en radiokanal i et mobilt kommunikasjonssystem - Google Patents

Abstract

Det beskrives en anordning og en fremgangsmåte i et mobilt kommunikasjonssystem som gjør det mulig på en fleksibel og realistisk måte å emulere tidsdispersjonskvalitetene i en radiokanal i nevnte system, oppfinnelsen omfatter to eller flere forsinkelsesmoduler (B), der hver modul er arrangert for å emulere et tap, og en kontinuerlig varierende tapattenuering kan betjenes for å beskrive variasjonen av radiokanalen i løpet av tiden. Modulene (B) er realisert i SAW-teknologi, og kontinuerlig variasjon av tapattenuering oppnås ved hjelp av anvendelse av PINdiodeattenuatorer (H).

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning og en fremgangsmåte for å simulere en radiokanal i et mobilt kommunikasj onssystem.

Ved tekniske tester av mobilt radioutstyr benyttes kanalsimulatorer (kanalmodulatorer) for å emulere en realistisk mobil radiokanal under kontrollerte former. Ved hjelp av en kanalsimulator, kan radionettverkfunksjoner så som hand-over, effektkontroll og frekvensskifte testes før de anvendes ved større skala i nettverket.

Radionettverkfunksjonen frekvenshopping kan anvendes i mobile kommunikasjonssystemer for å forbedre transmisjons-ytelse ved diversitetsforsterkning for to forskjellige forstyrrelsesårsaker. Én kvalitet for frekvenshopping er interferensdiversitet som kan resultere i forbedringer i belastete nettverk. Den andre kvalitet benevnes generelt som frekvensdiversitet, og kommer fra det at fadingen av radiokanalen ikke er konstant over hele systembåndbredden. Frekvenshopping spesifiseres i GSM som en valgfri nett-verkfunksjon, det vil si at operatøren selv avgjør om og når den skal anvendes. Alle mobile terminaler skal imidlertid være i stand til å håndtere frekvenshopping.

I GSM-spesifikasjonen er det definert kanalmodeller for typetester og evaluering, såkalte profiler. Disse profiler er angitt i COST 207, og består av nummer, 6 eller 12, diskrete "tap" (såkalte "tapforsinkelseslinje-modell), som fader uavhengig av WSSUS (Wide Sense Stationary Uncorrelated Scattering). Med "tap" benevnes det her en signalvei med definert fast forsinkelse og midlet attenuering. "Tapene" sammen utgjør en modell for kanalenes impulsrespons.

Kanalsimulatorer som er konstruert i samsvar med denne type kanalmodell, emulerer tidsdispersjonen av kanalene svært godt for et system av middels datahastighet, for eksempel type GSM. For reelle mobile radiokanaler, vil imidlertid de sterkeste tap i impulsresponsen, som moduleres her med diskrete tap, variere. Graden av variasjon avhenger av miljøet og hastighet. De faste tap i samsvar med COST 207 utgjør en statisk modell, noe som resulterer i at egen-skapene med hensyn til frekvenskorrelatoren ikke modelleres på riktig måte. Frekvenskorrelatoren avgjør deretter hvilken frekvensdiversitet som oppnås.

Med det er det mulig, på en realistisk måte, å teste frekvenshopping med kanalsimulatorer som anvender slik en fast "signalforsinkelseslinje"-struktur.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er således å løse dette problem, og produsere en kanalsimulator som på en realistisk måte kan teste frekvenshopping.

For å finne ut om teknikkens stilling har løst dette problem, ble en innledende undersøkelse utført, hvor de følgende dokumenter ble funnet: WO,Al,93/20626 beskriver en fadingsimulator hvor inngangssignalet føres inn i FIR-filterblokker koplet i serie, hvor filterkoeffisientene varierer med tiden. Se fremfor alt fig. 3.

US, A, 4 105 958 beskriver en kanalsimulator som benytter to eller flere kaskadetilkoplede forsinkelseslinjer med et flertall av tap for å simulere kanaler med stor dispersjon i tidsforsinkelsene.

Disse dokumenter er imidlertid svekket av den samme statistiske modell som for den ovenfor beskrevne COST 207-modell.

Det ovenfor angitte formål løses med en anordning og en fremgangsmåte som er beskrevet i de medfølgende patentkrav 1, respektivt 10.

Alternative utførelser av nevnte anordning og fremgangsmåte er kjennetegnet ved karakteristikken i krav 2-9, og henholdsvis krav 11-13.

Foreliggende oppfinnelse gir et antall viktige fordeler sammenliknet med kjent teknologi.

Et eksempel på en slik fordel er muligheten for å variere tidsforsinkelsen på tapene, noe som gir en unik ikke-uavbrutt kanal, i motsetning til foreliggende statiske teknologi. Dette gir et realistisk bilde av de langsomt varierende bredkanalskvaliteter. Med foreliggende oppfinnelse er det således mulig å estimere ytelser i frekvens-hoppingssystemer.

Foreliggende kanalsimuleringsteknologi gir kanalen en konstant attenuering per tap, noe som viser den hurtige utfading. Med foreliggende oppfinnelse er det mulig å kontinuerlig variere signalattenuering, noe som imiterer skyggefadingskvaliteter for kanalen.

Foreliggende kanalsimuleringsteknologi gir kanalen en konstant emulert hastighet. Med foreliggende oppfinnelse kan den mobile hastighet, og de tilhørende parametere, variere under emuleringen.

Realiseringen av forsinkelsesmodulene i SAW-teknologi og med PIN-diode-attenuatorer, som er beskrevet i de uselv-stendige patentkrav, er unik. Denne teknologi kombinerer full kontrollerbarhet og fleksibilitet med uavbrutthet.

I det påfølgende gis en detaljert beskrivelse av en utførelse av oppfinnelsen med henvisning til den ene figur.

Fig. 1 illustrerer skjematisk kanalsimulatoren i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

Det refereres i den påfølgende beskrivelse til fig. 1. Fig. 1 illustrerer to forsinkelsesmoduler B, som emulerer enten to tap med det samme forsinkelsesspenn, eller to tap hvor forsinkelsesmodulene B er koplet i serie for å oppnå øket tidsforsinkelse i et av tapene. Forsterkerne ved inngangen av forsinkelsesmodulene B kompenserer for attenuering i disse. Antallet nødvendige utganger fra forsinkelsesmodulene er ganske stort.

Det skal forstås at ethvert antall forsinkelsesmoduler kan benyttes i kanalsimulatoren.

Foreliggende oppfinnelse består av en kanalsimulator for mobile kommunikasjonssystemer (for eksempel GSM), som på en fleksibel og realistisk måte både emulerer de tidsdisper-sive kvaliteter og bredbåndfrekvenskorrelasjonskvalitetene for radiokanalen.

Foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet med at et flertall av fleksible forsinkelsesmoduler B, hvor hver modul emulerer et tap. Antallet tap, kan for eksempel, korre-spondere til det av COST 207-modellen (6 eller 12). Forsinkelsesmodulen B består av en forsinkelseslinje med multiple utganger realisert i overflatefilterbølgetekno-logi, for eksempel SAW (Surface Acoustic Wave). Hver separate utgang har en spesifikk forsinkelse, hvor forsink-elsesverdiene er fordelt over forsinkelsesspennet i modulen. Respektiv utgang er utstyrt med en kontinuerlig variabel attenuator, realisert ved hjelp av en PIN-diode H, hvis attenuator er regulert av en kontrolldatamaskin via en D/A-krets (PIN angir her Positive Intrinsic Negative). Signalene fra attenuatorene H adderes i en summer D og føres til en fadingsmodul E som generer en flat fading av signalene. Fadingsmodulen E er realisert med DSP-teknologi, alternativt en datamaskinkontrollert attenuator av type PIN-diode.

Inngangssignalet koples, via en datamaskinkontrollert forsterkerregulator, for eksempel en AGC (Automatic Gain Control) til forsinkelsesmodulene B enten parallell eller i serie for å oppnå lenger forsinkelse. Utgangssignalene fra fadingsmodulene E adderes i en summer G og føres til en datamaskinregulert forsterker F, som kompenserer for attenuering og strømamplifiseringsjustering i inngangs-trinnene. Forsterkeren F reguleres av en kontrolldatamaskin.

Foreliggende oppfinnelse er tenkt anvendt ved funksjonelle tester, systemtester og typetester av terminaler og nett-verksutstyr for mobile kommunikasjonssystemer med krav til realistisk emulering av tidsdispersjonen av kanalene og bredbåndskanalkvaliteter (frekvenskorrelasjon). Eksempler på slike systemer er GSM med frekvenshopping eller frem-tidige bredbånds mobile telefonsystemer.

I det følgende, vil funksjonen i de i kanalsimulatoren inkluderte enheter bli beskrevet. Tidsdispersjon av en kanal emuleres i samsvar med en "tapforsinkelses"-modell.

Forsinkelsesmodulen B gjør at forsinkelsesverdien av hvert tap varierer med tiden. Fadingsmodulene E betjener kanal-fadingemulering for hvert separate tap. Fadingsmodulene E kan være uavhengig eller koplet med en korrelasjonskoeffi-sient. Fadingsegenskaper kan reguleres ved hjelp av et dataprogram.

Forandringen av kanalen i tid kan beskrives godt. PIN-diodeattenuatorene H kan anvendes for å forandre tapfor-sinkelser ved attenuering av utgangen for forsinkelses-enheten som har gitt den aktuelle tidsforsinkelse, ved den samme tid som for reduksjon av attenueringen for en ny utgang som gir den nye tidsforsinkelse. Overgangen mellom diskrete tidsforsinkelser er uten avbrudd og utføres ved kontinuerlig å forandre attenueringsjusteringene, som imiterer atferden til den mobile radiokanal. I løpet av tiden opprettholder et tap sin tidsforsinkelse, mens amplituden av et tap kan varieres (ved hjelp av dets PINdiodeattenuatorer) rundt det gitte gjennomsnittsnivå, for å imitere skyggefading av radiokanalen.

Påvirkningen av hurtig fading og skyggefading, av den modellerte mobile hastighet, og hastighetsvariasjonen av tidsforsinkelsen i tapene kan behandles, og, under strøm-emulering, varieres ved hjelp av kontrolldatamaskinen.

Den ovenfor angitte beskrivelse skal kun vurderes som en beskrivelse av fordelaktige utførelser av oppfinnelsen, og beskyttelsesomfanget av oppfinnelsen er kun definert i det som er angitt i de medfølgende patentkrav.

Claims (12)

1. Anordning for å simulere en radiokanal i et mobilt kommunikasjonssystem, karakterisert ved at den omfatter minst to fleksible forsinkelsesmoduler (B), idet hver av disse moduler er arrangert for å emulere et uttak, og at nevnte moduler er tilkoplet attenuatorer (H), som kan attenuere uttakssignaler fra nevnte moduler (B), hvor attenuatorene (H) kan varieres kontinuerlig, og hvor attenueringen av disse blir datamaskinstyrt.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at nevnte forsinkelsesmoduler (B) emulerer nevnte uttak med samme tidsforsinkelse.

3. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at nevnte forsinkelsesmoduler (B) er tilkoplet i serie for å behandle økede tidsforsinkelser i et av nevnte uttakssignaler.

4. Anordning i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at nevnte forsinkelsesmoduler (B) omfatter en forsinkelseslinje med nevnte utganger realisert i overflatebølgefilterteknologi, for eksempel SAW.

5. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at nevnte attenuatorer er PIN-dioder.

6. Anordning i samsvar med krav 1, eller 5, karakterisert ved at nevnte attenuatorer (H) er tilkoplet en adderer (D), som adderer signalene fra nevnte attenuatorer (H), idet addereren (D) er tilkoplet en fadingsmodul (E), som betjener kanalfadingsemulering for hvert separate uttak.

7. Anordning i samsvar med krav 6, karakterisert ved at nevnte fadingsmodul realiseres i DSP-teknologi, eller med en datamaskinstyrt attenuator.

8. Anordning i samsvar med krav 7, karakterisert ved at nevnte fadingsmodul (E) er tilkoplet en adderer (G) som adderer fadingemuler-ingssignalene fra alle forsinkelsesmoduler (B), hvorved utgangen på nevnte adderer (G) er tilkoplet en utgang via en datamaskinstyrt forsterker (F).

9. Anordning i samsvar med krav 8, karakterisert ved at nevnte forsterker (F) er innrettet for å kompensere for attenuering og for-sterknings justering av forsterkerens inngangstrinn ved at den omfatter en datamaskinstyrt forsterkningsregulator.

10. Fremgangsmåte for simulering av en radiokanal i et mobilt kommunikasjonssystem, karakterisert ved at nevnte radiokanal emuleres i samsvar med en uttaksforsinkelsesmodul, hvor tidsforsinkelsen i et uttak, som varierer med tiden, realiseres ved hjelp av en forsinkelsesmodul (B) og at fadingen av nevnte radiokanal emuleres for hvert uttak i en fadingsmodul (E), idet fadingsegenskapene i nevnte fadingsmodul styres av et dataprogram, hvor i løpet av tiden nevnte uttak opprettholder en tidsforsinkelse, kan amplituden for nevnte uttak varieres ved hjelp av en attenuator (H) for å emulere skyggefading av radiokanalen.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 10, karakterisert ved at nevnte attenuator (H) benyttes for å forandre uttaksforsinkelse ved attenuering av utgangssignalet fra nevnte forsinkelsesmodul (B), som har gitt den tilhørende tidsforsinkelse.

12. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 10-12, karakterisert ved at overgangen mellom diskrete tidsforsinkelser utføres uten avbrudd, og skjer ved kontinuerlig forandring av attenuatorenes (H) attenuatorjusteringer, som emulerer atferden til den mobile radiokanal.