NO973094L - Radiosystem for snorlöst abonnent-linjegrensesnitt - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et trådløst lokalsløyfe-system som omfatter basestasjoner og en nettaksess-node som forbinder de snorløse terminalutstyrene med sentralen i det faste nettet. Systemet omfatter spesielt et luftgrensesnitt mellom det snorløse terminalutstyret og basestasjonen, hvilket grensesnitt er hovedsakelig i samsvar med GSM-mobilsystemet, hvor en multiramme i en trafikk-kanal TCH består av 26 TDMA-rammer, hvor minst en av disse er en ramme på en langsom, tilknyttet styringskanal (SACCH, slow associated control channel) i hvis tidsluke terminalutstyret (T) sender måleinformasjon til basestasjonen og basestasjonen (BS) sender styringsinformasjon til terminalutstyret, og en ramme er en LEDIG-ramme.

Når et telefonnett bygges, er ikke bare installasjonen av abonnentlinjene mellom sentralen og abonnentutstyrene ganske dyr, men den krever også stort tidsforbruk. Vanligvis dannes nettet av abonnentlinjer på en slik måte at parkabler som begynner i flere abonnentutstyr, går til et fordelerstativ, og kabler med opphav i flere koordinatvelgere kombineres i et annet fordelerstativ, hvis kabel går til sentralen. Signalerings-grensesnittet mellom sentralen og abonnentlinjene er standardisert, og det er enten et grensesnitt med totråds analoge abonnentlinjer, et multiplekser-grensesnitt i samsvar med rekommandasjon V2 i CCITT, eller et meldingsbasert multiplekser-grensesnitt i samsvar med rekommandasjon V5.1 for ETSI- Forandring av faste abonnentlinjer er brysomt, og vedlikeholdskostnader kan bli betraktelige, spesielt i områder hvor abonnentlinjene er luftlinjer. En løsning på disse problemene er å erstatte de faste linjene mellom sentralen og abonnentutstyrene med radiolinjer. Løsningen er kjent som et trådløst lokalsløyfe-system (WLL-system, wireless local loop system).

Prinsippet med WLL-systemet vises i fig. 1. Et trådløst, stasjonært terminalutstyr T omfatter en radioenhet 4 forsynt med en antenne, og en telefon-adapter som forbinder et standard abonnentutstyr 5 med terminalutstyret. Abonnentutstyret kan være et normalt telefonsett, en telefaksterminal eller et modem. Det er festet til terminalutstyret ved isetting av en standard plugg i adapterkoplingen på terminalutstyret. Brukeren benytter abonnentutstyret 5 på samme måte som i et konvensjonelt, fast nett, selv om abonnentens linje-forbindelse består av en radiolinje mellom terminalutstyret 3 og basestasjonen BS 2 eller 3. Basestasjonen kan betjene flere abonnentutstyr. Basestasjonen er forbundet med en spesiell nettaksess-node 1, som i sin tur er forbundet med en standard sentral. Flere basestasjoner kan være koplet til en nettaksess-node 1.

WLL-systemet kan bygges ved å benytte komponenter i et eksisterende mobiltelefon-system. Mobilsystemet kan f.eks. være et analogt NMT-system eller et digitalt GSM-system. I et slikt tilfelle er signaleringen i WLL-systemet i samsvar med angjeldende system, basestasjonene er standard basestasjoner i dette systemet, og terminalutstyrets radioenhet ligner på mobilstasjonens radioenhet, eller terminalutstyret kan være en mobilstasjon i et mobilsystem. En viktig komponent i WLL-systemet er nettaksess-noden, som kopler abonnentene til den lokale standard-sentralen. Nettaksess-noden omformer WLL-nettsignaleringen, f.eks. NMT- eller GSM-signalering, til signalering som er egnet for det faste nettet (f.eks. BSTN), og tilsvarende tilpasser den signaleringen i det faste nettet til WLL-nettgrensesnittet.

Nettnoden er forbundet med lokalsentralen med et åpent multiplekser-grensesnitt av type W2 eller W5.1, som benytter et PCM-system ved 2 Mbit/s. Hvis lokalsentralen bare støtter totråds grensesnittet, koples nettnoden til sentralen ved å omforme V2-signaleringen til et analogt, totråds abonnent-sløyfegrensesnitt ved hjelp av en multiplekser. Signaleringen mellom nettnoden og basestasjonene som er koplet til denne, er signaleringen i et tilpasset mobilnett, men den er modifisert på en slik måte at funksjonene, slik som celle-overlevering (handover) og "roaming", som er typiske for det celledelte nettet, forhindres. Derfor må abonnenten forbli innenfor dekningsområdet for den basestasjon som er tildelt til dette. Rutingen av et innkommende anrop og utgående anrop baseres på nettnodens abonnent-database. Driften av nettnoden tilsvarer driften av en konsentrator: et anrop viderekoples fra et abonnent-grensesnitt til sentralen, og analysen av numrene, beregningen og andre funksjoner utføres i sentralen.

I samsvar med hva som er beskrevet ovenfor, kan et WLL-nett være basert på et kjent GSM-system. GSM er et digitalt, celledelt system basert på tidsdelt multiaksess. Kanalene i systemet skal beskrives nedenfor.

Logiske kanaler er inndelt i trafikk-kanaler TCH som overfører tale og data, og i styringskanaler som fremsender signalerings- og synkroniseringsdata. Trafikk-kanaler innbefatter en fullhastighets trafikk-kanal TCH/F og en halvhastighets trafikk-kanal TCH/H. Fullhastighets-trafikkanalen allokeres alltid sammen med en langsom, tilhørende styringskanal SACCH. Derfor kan en bærebølge benyttes for å danne åtte TACH/F-kanaler når alle tidsluker i TDMA-rammen allokeres til trafikk-kanaler.

TCH/F + SACCH/TF-multirammen som vises i fig. 2, omfatter 26 suksessive rammer, hvor TCH/F-syklusen på 26 tidsluker omfatter 24 tidsluker hvor TCH/F-skuren sendes, en tidsluke hvor SACCH-skuren sendes, og en tidsluke, LEDIG, hvor ingen sending forekommer. I samsvar med figuren sendes SACCH-skuren i tidsluken i ramme 12, og ingen sending foregår i tidsluken for ramme 25 LEDIG.

En mobilstasjon benytter SACCH til å fremsende forskjellige målresultater tilbake til stasjonen. Basestasjonen sender kommandoer som angår effektstyring og fortenning (timing advance) til mobilstasjonen på styringskanalen. Dessuten sender basestasjoner generell nett-informasjon, såkalte system_infos 5 og 6. Denne informasjonen inneholder en liste over frekvenser i naboceller som skal overvåkes, basestasjonens identitetskode BSIC, BCCH-frekvensdataene, parametre som angår interferens-kontroll i radiolinjen osv. Informasjonen sendes også på kringkastings-styringskanalen (BCCH, broadcast control channel). SACCH-meldingen inneholder en såkalt "lag 1-ledegruppe" (layer 1 header) hvor fortennings- og effektstyrings-kommandoer sendes i nedadgående retning, og erkjennelse av de nevnte kommandoene fremsendes i oppadgående retning.

Mobilstasjonen og basestasjonen må måle effekten i det signal de har mottatt, og mobilstasjonen må også måle effekten i BCCH-bærebølgen fra nabobasestasjonene. Kvaliteten av det mottatte signalet måles også ved å beregne bitfeil-forholdet. Mobilstasjonen må rapportere resultatene av målingen til sin egen basestasjon. Den rapporterer resultatene på den ovennevnte SACCH. I samsvar med GSM-rekommandasjonen må måleresultatene rapporteres minst en gang i sekundet. Dette betyr at perioden med måling og rapportering inneholder fire multirammer, 480 ms i tid, hvor målingene utføres, og ytterligere fire multirammer, 480 ms i tid, hvor måleresultatene sendes. Hvis SACCH bare benyttes til rapportering, kan mobilstasjonen rapportere måleresultatene to ganger i sekundet. En måle- og rapporteringssyklus inneholder fire multirammer, og derfor sendes resultatene for hvert 480 ms. Mobilstasjonen greier å utføre dekodingen av BCCH-signalet fra nabocellene bare under tidsluken for den siste rammen, dvs. lytterammen "LEDIG" i multirammen (fig. 2).

Basestasjonen bruker måleresultatene til å kontrollere både effekten i sin egen sender og effekten i mobilstasjonen, til å forsyne mobilstasjonen med fortenningen (timing advance) og for overleverings-formål. Formålet ved effektstyring både i oppadgående og nedadgående retning er for det første å forbedre frekvensspekterets virkningsgrad ved å minske sendernes effekt så mye som mulig under forbindelsen, mens god forbindelseskvalitet opprettholdes, og for det andre å øke mobilstasjonens batterilevetid.

I et mobilsystem resulterer hinderet på radiostrekningen i at flere reflekterte signaler ankommer til mottakeren, hvilket således forårsaker forandringer i amplituden. Dette fenomenet er kjent som Rayleigh-fading, siden amplituden av summen av flere signaler med vilkårlig fordeling av faser er Rayleigh-fordelt. På grunn av Rayleig-fadingen er det nødvendig med en ekstra margin på sende-nivået, siden senderens effektstyring ikke kan følge med hurtige forandringer i signalnivået.

Den ekstra effekt som er nødvendig for å kompensere for Rayleigh-fadingen og som legges til sendingene både fra mobilstasjonen og basestasjonen, er problematisk, siden interferensen øker forstyrrelsen ved de andre brukernes mottaking, og således minsker nettets kapasitet. Den ekstra sendeeffekten forkorter også mobilstasjonens batterilevetid. De ovennevnte problemene angår både GSM-systemet og WLL-systemet som er basert på dette.

Målet for foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et trådløst lokalsløyfe-system ved hjelp av hvilket Rayleigh-fadingen ikke behøver å kompenseres for med ekstra sendeeffekt, og hvor effektstyringen er så hurtig at den greier å følge forandringene i signalamplitude som forårsakes av Rayleigh-fadingen.

Dette målet oppnås med det trådløse lokalsløyfe-systemet ifølge den kjennetegnende del av krav 1.

I samsvar med oppfinnelsen akselereres effektstyringen ved å benytte både SACCH-rammer og LEDIG-rammer til å sende måleresultater og effektstyrings-kommandoer. Målerapporten og effektstyrings-kommandoen sendes i en enkelt skur.

I det følgende skal oppfinnelsen beskrives i nærmere detalj med henvisning til de vedføyde tegningene, hvor

fig. 1 viser prinsippet ved WLL-systemet, og

fig. 2 viser en multiramme i en trafikk-kanal.

I WLL-anvendelser kan en abonnent bevege seg innenfor sin hjemme-celle, men overlevering til en annen celle er forhindret. Dette senker mobilstasjonens behov for måling betraktelig. Det er nytteløst for mobilstasjonen å måle styrken på nabostasjonenes BCCH-bærebølge, og derfor er det heller ikke nødvendig med noen beregning i tilknytning til målingene. Basestasjonen dette angår, behøver derfor ikke å sende informasjon, såkalt systemjnfos 5 og 6, vedrørende nabobasestasjonene til mobilstasjonen, siden denne informasjonen allerede sendes på BCHH.

Et annet typisk trekk ved WLL-applikasjonen er at abonnentutstyret for det meste er stasjonært, eller beveger seg bare langsomt. Derfor er Rayleigh-fadingen svært langsom.

Siden målingene som angår overlevering (handover) mellom celler og måle-rapportering ikke er nødvendig, kan effektstyrings-syklusen akselereres i så stor grad at den er hurtigere enn Rayleigh-fadingens frekvens. De gjenværende målingene som skal utføres, er normale målinger i samsvar med GSM-rekommandasjonen, vedrørende forbindelsen mellom et abonnentutstyr og en basestasjon. Når måleresultatene fremsendes til basestasjonen, og basestasjonen gir effektstyrings-kommandoene på måten i samsvar med oppfinnelsen beskrevet nedenfor, kan effektstyrings-syklusen minskes til nesten en tiendepart av GSM-systemets syklus.

På grunn av det minskede behov for målinger kan lengden av målerapporten som sendes til basestasjonen fra terminalutstyret, reduseres slik at måleresultatene kan sendes i en enkelt skur. Den kanalkodede blokken på 456 biter sendes i fire skurer, og derfor bruker skuren med måleresultatene 114 biter.

Det er to måleperioder i løpet av multirammen, idet målerapporten om den første måleperioden sendes i løpet av SACCH-rammen i multirammen, og den andre rapporten sendes i LEDIG-rammen. De samme målingene utføres i løpet av hver måleperiode. LEDIG-rammen kan benyttes siden målingene av nabobasestasjonene ikke trenger å behandles i løpet av LEDIG-rammen slik som i GSM- systemet..Derfor kan to måleresultat-skurer sendes i løpet av multirammen. Lengden av multirammen er 120 ms, og derfor kan måleresultatene sendes i oppadgående retning for hvert millisekund. Hastigheten er betydelig når man tar i betraktning at i GSM-systemet sendes måleresultatene for hvert 500 ms.

Multirammen i systemet ifølge oppfinnelsen omfatter i realiteten to SACCH-rammer og ingen LEDIG-ramme, hvorpå strukturen er slik som vist i fig. 2, bortsett fra at ramme 25 «LEDIG» er forandret til en SACCH-ramme.

Basestasjonen mottar målerapporten, beregner behovet for effektstyring og muligens fortennings-verdien på grunnlag av rapporten, og avgir effektstyrings-kommandoen (og om nødvendig fortennings-kommandoen) til terminalutstyret. SACCH-rammen og LEDIG-rammen i multirammen benyttes til å sende kommandoen i nedadgående retning. Derfor kan basestasjonen alltid tilveiebringe en kommando-melding som reaksjon på en målerapport som sendes fra et terminalutstyr. Kommando-meldingene sendes således for hvert 60 ms. Siden system_info 5 og 6-meldingene som angår nettet, ikke sendes i det hele tatt, er det ekstra rom tilgjengelig i meldingen. Dette rommet kan utnyttes ved å beskytte kommando-meldingen med ekstra koding.

Med systemet ifølge oppfinnelsen kan effektstyrings-syklusen med måling, rapport, analyse og effektstyrings-kommando reduseres i en slik grad at virkningen av Rayleigh-fadingen effektivt kan kompenseres for. Derfor kan den ekstra sendeeffekten som benyttes som resultat av Rayleigh-fadingen, minimaliseres.

Systemet som er antydet ovenfor, krever noen forandringer i standard-GSM-systemet. SACCH må re-spesifiseres på grunn av bruken av LEDIG-rammen. Styrings-meldingen som sendes av basestasjonen som SACCH, må også redigeres. Funksjonene må forandres på en slik måte at nettaksess-noden ikke utfører overleverings-algoritmen, og slik at ingen type måling på nabocellene eller rapportering om måleresultatene utføres. Basestasjonen sender ikke system_info 5 og 6-meldingene på SACCH.

Det skal forstås at den ovenstående beskrivelse og figurene som angår denne, bare er ment å illustrere foreliggende oppfinnelse. Forskjellige variasjoner og modifikasjoner av oppfinnelsen vil være åpenbare for fagfolk innen teknikken, uten å avvike fra omfanget av og ånden i den oppfinnelse som fremgår av de vedføyde kravene.

Claims (4)

1. Trådløst lokalsløyfe-system omfattende basestasjoner og en nettaksess-node som forbinder de snorløse terminalutstyrene (T) med sentralen i det faste nettet, idet luftgrensesnittet mellom det snorløse terminalutstyret og basestasjonen (2, 3) hovedsakelig er i samsvar med et TDMA-mobilradiosystem hvor trafikk-kanalens TCH multiramme består av flere TDMA-rammer, hvor minst en av disse er en ramme for en langsom, tilhørende styringskanal (SACCH), i tidsluken for hvilken ramme terminalutstyret (T) sender måleinformasjon til basestasjonen og basestasjonen (BS) sender styringsinformasjon til terminalutstyret, og en ramme er en LEDIG-ramme, karakterisert ved at det er minst to måleperioder i løpet av multirammen, og terminalutstyret sender måleresultatene for den første måleperioden i en enkelt skur i en tidsluke i SACCH og måleresultatene for den andre måleperioden i en enkelt skur i en tidsluke i LEDIG-rammen, og at det er minst to overføringer av styringsinformasjon i løpet av multirammen, og basestasjonen sender den første styringsinformasjon i en enkelt skur i en tidsluke i SACCH og den andre styringsinformasjon i en enkelt skur i en tidsluke i LEDIG-rammen, hvorpå når LEDIG-rammen benyttes for å overføre måleresultater og styringsinformasjon, denne rammen blir en SACCH-ramme.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at både den første og den annen styringsinformasjon består av en effektstyrings-kommando, som reaksjon på hvilken terminalutstyret (T) justerer sin sendeeffekt til å tilsvare effekten som defineres i kommandoen.

3. System ifølge krav 2, karakterisert ved at effektstyrings-kommandoen beskyttes med ekstra koding.

4. System ifølge krav 1, karakterisert ved at styringsinformasjonen inneholder fortennings-verdien.