PL171979B1 - Sposób i urzadzenie do róznotorowego odbioru sygnalu rozmownego PL PL PL - Google Patents

Abstract

2 Urzadzenie do róznotorowego odbioru syg- nalu rozmownego zawierajace co najmniej dwa od- biorniki sygnalów radiowych polaczone poprzez rozdzielacze z antenami, znamienne tym, ze zawiera, wlaczony miedzy odbiorniki (10, 11, 12, 13, 14) a rozdzielacze (17, 18), uklad przelaczajacy (19), do laczenia pierwszego z odbiorników (10 lub 11 lub 12 lub 13 lub 14) z pierwsza z anten (15 lub 16) i odbior- nika rezerwowego, wybranego z pozostalych odbior- ników (11 lub 12 lub 13 lub 14 lub 10), z druga z anten (16 lub 15), oraz dolaczony do odbiorników (10, 11, 12, 13, 14) sterownik (20) wykrywania sygnalu roz- mownego o niskiej jakosci odbieranego przez pier- wsza z anten (15 lub 16), wlaczania odbiornika rezerwowego do odbioru sygnalu rozmownego o ni- skiej jakosci przez druga z anten (16 lub 15) i laczenia sygnalów rozmownych odebranych przez pierwszy z odbiorników (10 lub 11 lub 12 lub 13 lub 14) i odbior- nik rezerwowy. Fig. 1 Fig. 4 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do różnotorowego odbioru sygnału rozmownego.

W znanych rozwiązaniach cyfrowych systemów radiowej łączności komórkowej, pracujących na częstotliwościach rzędu 900 MHz, w których sygnały radiowe rozchodzą się od bloku nadawczego do odbiorczego wieloma różnymi drogami, występuje w bloku odbiorczym problem zaników wielodrożnych. W przypadku, jeżeli stosuje się dwie lub więcej anten odbiorczych rozstawionych w pewnej odległości i dostarczających sygnały do oddzielnych kanałów odbiorczych, to zamki różnych kanałów są w mniejszym lub większym stopniu niezależne. Znaczy to, że jest mało prawdopodobne, aby odbiór we wszystkich kanałach zanikał jednocześnie. Znany sposób transmisji różnotorowej polega na wykorzystaniu kilku odbieranych sygnałów w celu poprawienia wypadkowych parametrów sygnału odnoszących się do zawartości szumów, a zatem poprawienia również bitowej stopy błędów. Na przykład typowy system z transmisją różnotorową podwójną (dwa kanały) może dać poprawę stosunku sygnału do szumu wynoszącą 10 dB. Stosowanie różnotorowości odbioru odbywa się na bez ponoszenia istotnych kosztów. Nie można po prostu zsumować sygnałów, głównego i pomocniczego, gdyż mogą one dodatkowo interferować między sobą i zakłócać się wzajemnie. Istnieje konieczność zwielokrotniania, czyli dublowania, obwodów odbiorczych aż do wzmacniacza odbiorczego demodulatora. Takie rozwiązanie jest przedstawione w niemieckim opisie patentowym nr 4 111 847. Opis ten ujawnia odbiornik radiowy, w którym wykorzystuje się drugi odbiornik (odbiornik podrzędny) do

171 979 wyszukiwania tej samej odbieranej stacji na innej częstotliwości w celu eliminacji przerw w odbieranym sygnale rozmownym.

Istotą sposobu różnotorowego odbioru sygnału rozmownego, według wynalazku, w którym dostraja się odbiorniki do wielu częstotliwości nośnych przy zestawianiu kanałów odbieranych sygnałów rozmownych, jest to, ze wykrywa się sygnał rozmowny o niskiej jakości odbierany za pośrednictwem pierwszej z anten i przez pierwszy z odbiorników oraz wybiera się z pozostałych odbiorników odbiornik rezerwowy do dodatkowego odbioru tego sygnału rozmownego, po czym odbiera się sygnał rozmowny także za pośrednictwem drugiej z anten i dostrojonego do częstotliwości nośnej sygnału rozmownego o niskiej jakości odbiornika rezerwowego oraz łączy się sygnały rozmowne odebrane przez pierwszy z odbiorników i odbiornik rezerwowy.

Istotą urządzenia do różnotorowego odbioru sygnału rozmownego, według wynalazku, zawierającego co najmniej dwa odbiorniki sygnałów radiowych połączone poprzez rozdzielacze z antenami, jest to, że zawiera, włączony między odbiorniki a rozdzielacze, układ przełączający, do łączenia pierwszego z odbiorników z pierwszą z anten i odbiornika rezerwowego, wybranego z pozostałych odbiorników, z drugą z anten, oraz dołączony do odbiorników sterownik wykrywania sygnału rozmownego o niskiej jakości odbieranego przez pierwszą z anten, włączania odbiornika rezerwowego do odbioru sygnału rozmownego o niskiej jakości przez drugą z anten i łączenia sygnałów rozmownych odebranych przez pierwszy z odbiorników i odbiornik rezerwowy.

Korzystne jest, gdy zgodnie z wynalazkiem anteny są antenami kierunkowymi umieszczonymi w tym samym sektorze anteny sektorowej lub są sąsiednimi antenami kierunkowymi anteny sektorowej.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia do różnotorowego odbioru sygnału rozmownego, fig. 2 - wykres rozmieszczenia sygnałów rozmownych na wyjściach odbiorników z fig. 1 w różnych przedziałach czasowych, fig. 3 - schemat blokowy innego wykonania urządzenia, zaś fig. 4 - schemat komórki podzielonej na sektory.

Przedstawione na figurze 1 urządzenie jest zbudowane z pięciu odbiorników kanałowych 10, 11, 12, 13 i 14. W skład każdego z tych odbiorników wchodzą obwody wzmacniające, obwody tunera i obwody demodulatora, nie pokazane na rysunku, a sygnałem wyjściowym każdego z tych odbiorników jest 13 kilobitowy sygnał kodowany, przesyłany następnie do urządzenia do dekodowania rozmów. Każdy odbiornik jest przestrajany w celu wyboru częstotliwości stanowiących częstotliwości nośne przydzielone danej komórce, dobrane z ogólnego zestawu częstotliwości nośnych komórkowego systemu radiowego. Na fig. 1 przedstawiono również dwie anteny, antenę główną 151 antenę rezerwową 16. Dołączone są one do rozdzielaczy 17 i 18, z których każdy rozdziela odbierany sygnał ze swojej anteny na pięć oddzielnych sygnałów. Rozdzielacze 17 i 18 dołączone są do odbiorników 10, 11, 12, 13 i 14 przez układ przełączający 19. Układ przełączający 19 łączy jeden lub wiele odbiorników 10, 11, 12, 13 i 14 z rozdzielaczem 17 albo z rozdzielaczem 18. Odbiorniki 10, 11, 12, 13 i 14 są sterowane przez sterownik 20, korzystnie w postaci mikroprocesora. Odbiorniki 10,11, 12,13 i 14 z kolei sterują układem przełączającym 19. W odróżnieniu od danych sterujących odbieranych z odbiorników 10, 11, 12, 13 i 14 sterowanie może odbywać się bezpośrednio ze sterownika 20 za pośrednictwem sieci lokalnej, do której może być dołączony układ przełączający 19. Sterownik 20 steruje rozmieszczaniem kanałów i przydzielaniem przedziałów czasowych do odbioru (i nadawania) rozmów. Kolejność przydzielania częstotliwości i przedziałów czasowych przez sterownik 20 przy rozmieszczaniu sygnałów rozmownych jest przedstawiona na figurze 2. Na tej figurze przedstawiono pięć kanałów odbiorczych, w każdym po osiem przedziałów czasowych z wielodostępem z podziałem czasu (TDMA). Kanał odbiorczy stanowi jeden odbiornik 10 lub 11 lub 12 lub 13 lub 14 dostrojony do konkretnej częstotliwości nośnej w konkretnym przedziale czasowym. Pojedyncza częstotliwość nośna może obsługiwać osiem kanałów, a urządzenie zawierające pięć odbiorników może przekazywać czterdzieści rozmów. Jak to pokazano na fig. 2 w pierwszym przedziale czasowym odbiorniki 11, 12 i 13 dostrojone są do częstotliwości nośnych F2, F3 i F4, a w korzystnym wykonaniu wynalazku odbiornik 14 dostrojony jest do

171 979 częstotliwości nośnej F1. W ten sposób odbiornik 14 jest odbiornikiem kanału rezerwowego, równolegle z odbiornikiem 10. Przedstawiony na fig. 1 odbiornik 10 steruje układem przełączającym 19 w celu dołączenia tego odbiornika 10 do rozdzielacza 17, a odbiornik 14 steruje układem przełączającym w celu dołączenia odbiornika 14 do rozdzielacza 18, tak ze oba te odbiorniki odbierają sygnały, odpowiednio, z anteny głównej 15 i anteny rezerwowej 16. Ten sam sygnał jest obrabiany oddzielnie przez dwa oddzielne odbiorniki, a wypadkowy strumień danych reprezentujący sygnał rozmowny jest łączony z selekcją uwzględniającą, na przykład maksymalny stosunek sygnału do szumu lub jednakowe wzmocnienie.

Dla transmisji róznotorowej z selekcją, 13 - to kilobitowy zakodowany sygnał mowy przechodzi przez korektor analogowy i korektor błędów (nie pokazane na rysunku), przy czym korektor błędów zapewnia sygnalizację stopy błędów bitowych. Dokonuje się wyboru między dwoma strumieniami bitów w celu wybrania tego strumienia bitów, który wykazuje mniejszą stopę błędów bitowych. Możliwe jest stosowanie innych rozwiązań w celu osiągnięcia róznotorowości zapewniającej maksymalny stosunek sygnału do szumu lub jednakowe wzmocnienie sygnałów.

Sposób, w który sterownik 20 wybiera konkretny odbiornik w celu dołączenia go do anteny rezerwowej 16 realizowany jest następująco. Każdy z odbiorników 10, 11, 12, 13, 14 wykonuje pomiary dwóch parametrów jakości sygnału, to jest wskaźnika natężenia odebranego sygnału i stopy błędów bitowych. W zadanym przedziale czasowym sterownik 20 mierzy te dwa parametry dla każdej z rozmów przechodzących przez odbiornik. Następnie określa, czy jeden z tych sygnałów, bądź obydwa, obniżył się poniżej zadanego poziomu. Jeżeli to zachodzi dla danej rozmowy, to sterownik 20 określa, gdzie znajduje się rezerwowy odbiornik wybrany z pozostałych odbiorników, który nie odbiera sygnałów rozmownych w tym przedziale czasowym i, jeżeli dostępny jest kanał rezerwowy, powoduje dostrojenie tego odbiornika do częstotliwości sygnału o obniżonej jakości i w rezultacie zapewnia róznotorowość odbioru dla konkretnego sygnału rozmownego.

W danej komórce łączności tylko mała część bloków, głównie bloki znajdujące się na granicy komórek, będą miały niską jakość sygnału. Wykorzystując parametry jakości sygnału można zidentyfikować sygnał, w którym występuje zanik wielodrożny i, zapewniając różnotorowość transmisji za pomocą dodatkowej anteny, spowodować zwiększenie mocy sygnału i w szczególności spowodować wyrównanie jego amplitudy.

Sterownik 20 obsługuje układ przełączający 19, jak to pokazano na fig. 2, przyporządkowując rozmowy (tzn. częstotliwości przydzielone poszczególnym stacjom ruchomym) przedziałom czasowym. Sterownik 20 kontroluje przydzielanie przedziałów czasowych utrzymując w miarę możliwości rezerwowy odbiornik w każdym przedziale częstotliwości. Przedstawiono to na fig. 2, gdzie w każdym z przedziałów czasowych są przenoszone tylko cztery z pięciu możliwych rozmów. Oczywiście nie jest to możliwe, kiedy komórkajest obciążona w pełni. Przy obsłudze nowej komórki sterownik 20 przy zestawianiu nowej rozmowy wybiera, jeżeli to możliwe, przedział czasowy, który jest obciążony w 3/5 lub mniej, tak że przedział czasowy, po przydzieleniu nowej rozmowy w dalszym ciągu nie będzie w pełni obciążony. Znaczy to, że w tym przedziale czasowym występuje zawsze kanał rezerwowy dla celów zapewnienia różnotorowości. W sytuacji przedstawionej na fig. 2, nowa rozmowa może być umieszczona w siódmym przedziale czasowym nie powodując pełnego obciążenia tego przedziału czasowego System byłby obsługiwany w taki sposób, że każdy przedział czasowy miałby rezerwowy odbiornik, który nie odbierałby rozmowy, tak że rezerwowy odbiornik mógłby być wykorzystany do zapewnienia różnotorowości.

Nie ma konieczności, aby każdemu przedziałowi czasowemu odpowiadał ten sam odbiornik. Podobnie, kiedy rozmowa się kończy, odbiornik zwalnia przedział czasowy, jeżeli nie ma innej stacji ruchomej żądającej rozmowy. W tej sytuacji sterownik 20 ma możliwość przeniesienia rozmowy na ten przedział czasowy, w celu zapewnienia rezerwy dla innego przedziału czasowego. Osiąga się to przez przekazanie wewnątrzkomórkowe, przy którym urządzenie według wynalazku nakazuje stacji ruchomej zmianę przedziału czasowego ze zmianą częstotliwości, lub bez tej zmiany częstotliwości, i równocześnie ze stacją ruchomą przechodzi na nowy przedział czasowy, a w razie konieczności na nową częstotliwość.

171 979

W przypadku, gdy występuje więcej niż jeden blok wymagający różnotorowości odbioru w danym przedziale czasowym, sterownik 20 może być dostosowany do wykorzystywania więcej niż jednego rezerwowego odbiornika w tym przedziale czasowym. Odwrotnie, sterownik 20 może rozproszyć stwarzające problemy rozmowy tak, aby nie występowały w tym samym przedziale czasowym.

Różnotorowość odbioru może być wykorzystywana w taki sam sposób na początku rozmowy lub podczas jej trwania, kiedy rozmowa zaczyna zanikać. Transmisja różnotorowa może się zakończyć, kiedy rezerwowy odbiornik okaże się potrzebny do zestawienia nowej rozmowy.

Powyższe rozwiązanie zostało opisane w odniesieniu do tak zwanej komórki dookólnej, to znaczy komórki zawierającej antenę główną 15 i antenę rezerwową 16, obie o kącie odbioru i nadawania wynoszącym 360°. Korzystnie obie anteny mogą być także sąsiednimi antenami anteny sektorowej. Umożliwia to zwiększenie wykorzystania sprzętu znajdującego się w podzielonej na sektory komórce i uniknięcie konieczności stosowania dodatkowych anten. Ogólnie biorąc, anteny są wtedy dzielone albo na trzy sektory po 120°, albo na sześć sektorów po 60°. W przypadku anteny trójsektorowej, konieczne jest stosowanie trzech anten rezerwowych, w zasadzie pokrywających te same sektory, co trzy anteny główne.

Taki układ z sześcioma antenami sektorowymi 30, 31, 32, 33, 34, 35 przedstawiono na figurze 3. W przypadku komórek dzielonych co 120° główne anteny sektorowe 30, 32 i 34 obsługują trzy sektory komórki. Z kolei rezerwowe anteny sektorowe 31, 33 i 35 umieszczone są powyżej znajdujących się pod nimi głównych anten sektorowych 30, 32 i 34, w celu zapewnienia różnotorowości odbioru dla każdego z sektorów. Anteny te dołączone są, przez preselektory 40 i przedwzmacniacze 41, do matryc odbiorczych 42 i 43. Pierwsza matryca odbiorcza 42 dołączona jest do głównych anten sektorowych 30, 32 i 34, a druga matryca odbiorcza 43 dołączona jest do rezerwowych anten sektorowych 31, 33 i 35. Każda matryca odbiorcza 42, 43 dostosowana jest do dołączania jednej ze swoich trzech anten do dowolnego z sześciu portów wyjściowych. Pięć z tych portów wyjściowych dołączonych jest do odbiorników, jak to pokazano na fig. 1, a szósty port wyjściowy przeznaczony jest tylko do celów kontrolnych.

W przypadku komórki dzielonej na sektory po 60° można stosować rozwiązanie przedstawione na fig. 3, lecz w tym przypadku każda z anten sektorowych 30, 31,32, 33, 34, 35 pokrywa inny sektor komórki. W tym rozwiązaniu nie ma anten rezerwowych. Działanie układu zostanie opisane w odniesieniu do figury 4, która przedstawia komórkę z podziałem co 60°. Komórki z podziałem co 60° są zwykle stosowane wyłącznie w obszarach o dużym ruchu, w których pojedynczy stojak z pięcioma odbiornikami nie wystarcza do obsługi komórki, i zwykle stosuje się dwa takie stojaki. Tym samym komórka może obsługiwać 80 rozmów jednocześnie. Jeden ze stojaków obsługuje na przykład sektory 1,2 i 3 z fig. 4, a pozostały stojak obsługuje sektory 4, 5 i 6.

Cechą charakterystyczną komórek dzielonych na sektory jest to, ze anteny nie dają pokrycia dokładnie 60°, lecz dają rzeczywiste pokrycie większe od 60° Między sektorami występuje wtedy duży obszar zachodzenia na siebie poszczególnych sektorów. Kiedy stacja ruchoma pracuje na krawędzi jednego sektora, może być podatna na zaniki. Praca ze stacją ruchomą może się odbywać ze zbliżonym do normalnego sygnałem w obszarze sąsiednim i sygnały te mogą być zestawiane w kombinacje róznotorowe przez oddzielne odbiorniki. Na przykład, kiedy sektor 2 z fig. 4 obsługuje stację ruchomą, a parametry jakości sygnałów tej stacji ruchomej spadają poniżej zadanego poziomu, to sterownik 20 decyduje o zastosowaniu transmisji różnotorowej dla tej rozmowy i zestawia kanał pomocniczy poprzez sektor 1. Sygnały z sektorów 1 i 2 odbierane są przez równoległe odbiorniki (przy założeniu, że dostępny jest rezerwowy odbiornik) i podejmowana jest decyzja o zastosowaniu różnotorowości odbioru z użyciem sygnałów zdemodulowanych. Jeżeli okaże się, że sygnał przechodzący przez sektor 1 nie zapewnia tym sposobem poprawy, to sterownik 20 powoduje dołączenie rezerwowego odbiornika do anteny obsługującej sektor 3 podczas następnego przedziału czasowego omawianego kanału. Sygnał pomocniczy z odbiornika rezerwowego nie spowoduje poprawy, jeżeli jego poziom jest mniejszy więcej niż o 20 dB od sygnału głównego. Jeżeli jeden z sektorów sąsiadujących z sektorem 2, w którym znajduje się stacja ruchoma daje sygnał od tej stacji

171 979 ruchomej w granicach do 20 dB sygnału głównego, to można dla poprawy sygnału głównego zastosować transmisję różnotorową. Nie trzeba przy tym stosować dodatkowych anten, ani urządzeń odbiorczych. Wyrażając to w kategoriach stosunku sygnału do szumu SNR, gdzie dla połączenia w kanale określa się poziom SNR poniżej progu, i gdzie sama rozmowa odbierana jest przez drugą antenę przy SNR w granicach 20 dB względem pierwszej wartości, to można z powodzeniem zastosować różnotorowość odbioru.

Jak wspomniano, stojak zawierający pięć odbiorników zwykle obsługuje trzy sektory po 60° komórki dzielonej. Stojak z pięcioma odbiornikami będzie obsługiwał sektory 1, 2 i 3 zapewniając transmisję różnotorową przez sektory 614. Sektor 5 nie jest połączony i odpowiednie wejście matryc odbiorczych 42 lub 43 jest po prostu zamknięte. Podobnie inny stojak z pięcioma odbiornikami obsługujący sektory 4,5 i 6 ma zamknięte wejścia odpowiadające antenie z sektora 2.

ODBIORNIK

ODBIORNIK

ODBIORNIK

ODBIORNIK

ODBIORNIK

Fig. 2

171 979

Fig. 3 uuu

171 979

Fig. 1

Fig. 4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób różnotorowego odbioru sygnału rozmownego, w którym dostraja się odbiorniki do wielu częstotliwości nośnych przy zestawianiu kanałów odbieranych sygnałów rozmownych, znamienny tym, że wykrywa się sygnał rozmowny o niskiej jakości odbierany za pośrednictwem pierwszej z anten i przez pierwszy z odbiorników oraz wybiera się z pozostałych odbiorników odbiornik rezerwowy do dodatkowego odbioru tego sygnału rozmownego, po czym odbiera się sygnał rozmowny także za pośrednictwem drugiej z anten i dostrojonego do częstotliwości nośnej sygnału rozmownego o niskiej jakości odbiornika rezerwowego oraz łączy się sygnały rozmowne odebrane przez pierwszy z odbiorników i odbiornik rezerwowy.
2. 2. Urządzenie do różnotorowego odbioru sygnału rozmownego zawierające co najmniej dwa odbiorniki sygnałów radiowych połączone poprzez rozdzielacze z antenami, znamienne tym, że zawiera, włączony między odbiorniki (10,11,12,13,14) a rozdzielacze (17,18), układ przełączający (19), do łączenia pierwszego z odbiorników (10 lub 11 lub 12 lub 13 lub 14) z pierwszą z anten (15 lub 16) i odbiornika rezerwowego, wybranego z pozostałych odbiorników (11 lub 12 lub 13 lub 14 lub 10), z drugą z anten (16 lub 15), oraz dołączony do odbiorników (10,11,12,13,14) sterownik (20) wykrywania sygnału rozmownego o niskiej jakości odbieranego przez pierwszą z anten (15 lub 16), włączania odbiornika rezerwowego do odbioru sygnału rozmownego o niskiej jakości przez drugą z anten (16 lub 15) i łączenia sygnałów rozmownych odebranych przez pierwszy z odbiorników (10 lub 11 lub 12 lub 13 lub 14) i odbiornik rezerwowy.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że anteny (15,16) są antenami kierunkowymi umieszczonymi w tym samym sektorze anteny sektorowej.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że anteny (15,16) są sąsiednimi antenami kierunkowymi anteny sektorowej.