SE460749B - Foerfarande att oeverfoera datainformation i ett cellindelat mobilradiokommunikationssystem - Google Patents

Description

20 25 30 460 749 2 självfallet företrädesvis i glest befolkade omraden där god räckvidd är önsk- värd. Emellertid kan som ovan nämnts kapacitetsbehovet vara lägre i de storceller där god räckvidd behövs. Varje mobilradiostation har begränsade möjligheter att öka sin Uteffekt pga utrymmes- och konstnadsskäl, medan basstationen erbjuder betydligt större möjligheter att kunna öka uteffekten.

Föreliggande uppfirning utnyttjar ovannämnda faktum att ledig kapacitet dvs lediga tidsluckor kan finnas i kommunikationen mellan mobil-basstation i glest befolkade omraden där behovet av god räckvidd är större. Enligt uppfimingen utnyttjas de eventuellt lediga tidsluckorna i varje ram genom att reducera bitfzekvensen hos datainformationsflödet och fördela detta över de extra tidsluckorna förutom över den normalt tilldelade tidsluckan för mobilstationen.

Det gäller saledes endast i överföringsriktningen mobilstation-basstation, medan överföringen basstation -mobilstation bibehalles oförändrad, eftersom basstationens uteffekt kan dimensioneras efter det maximalt erforderliga behovet.

Förfarandet enlig Lppfimingen är kännetecknat sa som det framgår av patent- kravets 1 känneteoknande del.

FïGURFÖRTECl-(NIING Llppfinningeri skall närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar där Figur l visar en radiokanal med tio tidsluckor i en ram samt innehållet i en tidslucka; Figur 2 visar en del av ett cellindelat mobilradiokommunikationssystem i vilket förfarandet enligt uppfinningen tillämpas; Figur 3 visar som exempel, för en viss radiokanai, de olika bitpositionerna itre olika tidsluckor ingående i en viss ram; Figur 4 visar samma radiokanal som i figur 3 där förfarandet enligt upp- fimingen tillämpats pa de olika bitpositionerna; Figur 5 visar en variant av förfarandet enligt uppfimingeiw tillämpat pa en annan radiokanal än enligt figur 3 och 4; Figur 6 visar ett förenklat blockschema över en del av en mobilradiomottagare som tillämpar förfarandet enligt uppfimingen. 10 15 20 25 30 460 749 UTFÖRINGSFORMER F örfarandet enligt uppfinningen är avsett för ett digitalt mobilradiosystem med tidsuppdelad multipelatkomst, s k TDMA. Ett känt digitalt TDMA-mobilradio- system i vilket uppfinningen kan tillämpas innefattar ett antal fasta bas- stationer och ett antal rörliga mobilradiostationer, vilka kan kommunicera med varandra över vissa radiokanaler. Basstationerna kan utsända radiosignaler pa ett flertal radiokanaler inom frekvensområdet 935-960 MHz medan mobil- stationerna kan utsända radiosignaler pa ett flertal radiokanaler inom frekvens- området 890-915 MHzå. Sänchir-.gen pa radiokanalerna är uppdelad i ramar och tidsluckor enligt figur 1 sa att en ram har en varaktighet av c:a 8 ms och innefattar tio tidsluckor vardera med en varaktighet av 0.8 ms. Av radio- kanalerna används en eller ett litet antal för att fran basstationerna samordnat styra och utsända allmän information till mobilstationerna. Förfarandet enligt dennauppfinning är emellertid ej i första hand avsett att tillämpas pa denna överföringsriktning, eftersom det inte finns samma begränsning av det utsända effekten fran basstationen till mobilstationerna som fran mobilstation till basstation.

En mobilstation kan i en tilldelad tidslucka pa en radiokanal utsända en skur, vars innehall kan vara beläget i tidsluckan CH2 enligt figur l. Informations- överföringsfiastigheten i en skur fran en mobilstation är 340 kb/s, varigenom en tidslucka med en varaktighet av 0,8 ms rymmer 272 bits. En första del GS av tidsluckan med en varaktighet motsvarande 28 bits utnyttjas som sk guard space för att säkert separera skurar i olika tidsluckor fran varandra. En första del av skuren motsvarande 38 bits används för synrkroniseringsinöristerlSw och FS. En del DM av skuren motsvarande 8 bits används för styrinformation eller paketdata medan en del Bm motsvarande 128 bits används för en talkanal eller ymotsvarande. Felkorrigerande kodwing tillämpas bade för styrinformation re- spektive paketdataoch för talkanalen eller motsvarande, vilket kräver en del EDC motsvarande 6 bits respektive en del FEC motsvarande 64 bits. Vid den felkorrigerande kodningen av talkanalen eller motsvarande interfolie/ras bits fran motsvarande tidsluckor i fyra successiva ramar.

Figur 2 visar en del av ett cellindelat mobilradiosystem i vilket förfarandet enligt uppfirningen tillämpas. Cellerna CO och Cl utgör smaceller och antas 460. 749 10 15 2D 25 30 35 4 täcka en tättbebyggd area, exempelvis en stadsbebyggelse eller del därav i vilken abonnenttätheten är hög. Basstationen Bl är gemensam för de bada smacellerna CO och Cl och en mobil M i cellen Cl antages kommunicera med en annan fast eller mobil abonnent (ej närmare visad). Eftersom antalet abonnenter i omradet för cellerna CU och Cl är stort är sannolikheten mycket liten för att det skall finnas ledigt utrymme, dvs en ledig tidslucka inom varje ram pa de radiokanaler över vilka kommunikationen till och fran mobilen M sker. Förfarandet enligt uppfimingen är därför ej lämpligt pa denna area och nagot behov av att öka mobilens utsända energi finns ej heller här.

I radiokommmikationssystemet antas även storcellerna CZ, G3 inga, vilka vardera täcker en större area än cellerna CÛ, Cl. Tätheten antas vara sa lag att abonnenttätheten i var och en av cellerna CZ, C3 är mindre än var och en av cellerna CO, Cl. Härigenom kan en basstation BZ betjäna en större area än basstationen Bl men ett mindre antal mobila abonnenter. Emellertid uppstar här problemet att en mobil M1 i cellen CZ kan befinna sig sa langt fran basstationen BZ att dess utsända radiosignaler (riktning B) ej är tillräckligt starka vid mottagning i basstationen BZ för att fa tillförlitlig detektering.

Utgaende effekt fran mobilen maste därför ökas, vilken kan innebära svarig- heter med hänsyn till begränsade möjligheter att förse mobilen med tillräcklig kraftmatning till dess sändare. Eftersom emellertid antalet mobila abonnenter inom omradet för cellen CZ är förhallandevis litet (jämfört med cellerna CO, Cl) är abonnenttätheten liten och sannolikheten är stor för att atminstone en (eller ev. flera) tidsluckor i varje ram är tom. Det är denna förutsättning som utnyttjas i förfarandet enligt uppfinningen. Den fran basstationen BZ mot mobilen M1 utsända radiosignalen kan emellertid vara tillräckligt stark för att tillförlitligt kunna detekteras av mobilen Ml, varför förfarandet ej behöver utnyttjas i denna kommunikationsriktning (riktning A i figur Z).

Figur 3 visar närmare bitflödet i en tidslucka inom en ram för en viss radiokanal följd av en tom tidslucka svarande mot exempelvis tidsluckorna CHl och CH2 i figur l. För enkelhets skull antages ett tidsluckorna endast upptar 24 bit- positioner. Radiokanalen utnyttjas för kommunikation inom omradet för cellen CZ och enligt vad som ovan sagts är beläggningen sa lag att sannolikheten för en tom tidslucka är hög. Det antages därför att tidslucka CH Z är denna tomma tidslucka men förutsättningen kan lika gärna vara att exempelvis tidslucka CH 3 eller nagon annan tidslucka i ramen är tom. 10 15 20 25 30 460 749 5 Figur 4 visar närmare principen för det föreslagna förfarandet tillämpat pa bitflödet enligt figur 3. Bade figur 3 och figur 4 avser en radiokanal som förfogas för kommunikation fran en mobil till en basstation exempelvis fran mobilen M1 till basstationen B2. Da basstationen B2 indikerar att signalen fran mobilen M1 blir för svag för att kunna detekteras korrekt utsände fran basstationen B2 till mobilen en styrsignal sa att dess bitfrekvens ändras. Denna styrsignal mottas av mobilen med nagon tidsmärkning just innan den för mobilen tilldelade tidsluckan CH l enligt figur 4 skall börja sändas och läggs in i exempelvis fältet DM. i det exempel som visas i figur 4 ändras pulsfrekvensen hos bitflödet sa att nästföljande tidslucka CH 2 helt utfylls med de bitpositioner som förut (figur 3 tillhörde tidslucka 1, dvs pulsfrekvensen har halverats. Dett medför att energiinnehallet för varje bitposltlon har fördubblats, varigenom räckvidden för radiosignalerna fran mobilen M1 till basstationen har ökats.

Förfarandet enligt uppfinningen innebär saledes att en eller flera tidsluckor som är tomma inom en ram utnyttas för att minska frekvensen hos det fran mobilen utsända pulsflödet med en faktor m. Om antalet lediga tidsluckor är n och frekvensen hos bitflödet före reducering är f gäller att den reducerade frekvensen , fr = flm, därm = m-l.

Det är inte nödvändigt att de lediga tidsluckorna följer direkt pa varandra inom ramen, utan förfarandet kan tillämpas pa godtyckligt fördelade tidsluckor.

Figur 5 visar samma ram som enligt figur l, där tidslucka CHl är den som normalt skall beaättas av mobiler, men där de i figuren skuggade tidsluckorna CHlb, CH8 är lediga och kan utnyttjas för överfóringen av bitflödet. Detta sprids saledes ut pa tre tidsluckor (m=3), vilka dock ej följer direkt pa varandra i ramen.

Basstationen B2 mäter hela tiden den mottagna fältstyrkan fran mobilens M1 sändare och har alltsa kontroll över om denna avlägsnar sig ytterligare fran basstationen eller om den närmar sig. I det senare fallet är det lämpligt att basstationen B2 utsänder ett lägre värde pa m, dvs värdet pa m görs adaptivt beroende pa mobilens avstand till basstationen. ß 10 15 20 25 30 460 749 6 Figur 6 visar ett blockschema över den del av en mobilstation i vilken förfarandet enligt uppfinningen tillämpas. Mobilradiostationen har en sändsida och en mottagarsida och dess grundläggande enheter är beskrivna i exempelvis svenska patentansökan 8703796-6.

Sändsidan innehåller en mikrofon MK eller annat ljudupptagande organ anslutet till ett block SCC som här sammanfattar en talkodare för sampling och digitalisering av ljudsignalerna fran organet MK samt en kanalkodare, i vilken en interfolierad felkorrigerande koching utförs av de digitala signalerna fran talkodaren. Utsignalen ss fran blocket SCC leds vidare till en skurgenerator BG som i det kända fallet alstrar korta skurar av digitalt kodade signaler med interformationsöverföringshastigheten dvs med pulsfrekvensen f enligt ovan (f=340 kb/s i normalfallet). Takten pa skurarna styrs medelst en tidsluckeräk- nare TC.

I föreliggande fall fims i skurgeneratorn BG en minnesenhet M för inmatning och lagring av de olika bitarna i den digitala signalen ss och enheten M är styrbar sa att i beroende av styrsignalen sm startas och stoppas utmatnings- tidpunkter-na för det lagrade bitflödet till den efterföljande modilatorn MOD.

Modulatorn MOD är pa känt sätt ansluten till mobilens antenn via en förstärkar- enhet och en sändar/mottagaromkopplare (ej visade i figuren 6).

För att utföra förfarandet enligt uppfinningen har sändsidan utökats med en frekvensdelare FD, vars utgang är ansluten till en klockingang hos minnes- enheten M i skurgeneratorn och vars ingang är ansluten till en masterklocka MC. Denna klocka finns redan tillgänglig i mobilradiostationen bl.a för takt- _' givning till dess styrproceasor CT. Ur masterklockans MC klockpulser härleds den takt med vilken skurgeneratorn utmatar de enskilda databitarna i varje tidslucka dvs anger informationsöverföringshastigheten (exempelvis BQÛkb/s).

Mobilradiostationens mottagarsida innehaller ett block D som omfattar en högfrekvensdel, en koherent demodulator samt en analog-digitalomvandlare som är i och för sig kända och anslutna pa känt sätt visat i ovannämnda svenska patentansökan. Vidare finns en utjämnare i blocket D, vilken pa känt sätt utför en adaptering av de mottagna regenererade datasignalerna och korrigerar för ofullkomligheter i överföringsmediet (tidsdispersion). Blocket CD representerar *f-”ifv “r nä' 10 15 20 25 30 460 749" 7 en kanalavkodare som kan utföra en felkorrigerande avkodning av signalerna fran utjämnaren ingående i blocket D. Kanalavkodaren CD alstrar därvid avkodade digitala signaler med en informationsöverföringshastighet av 16 kb/s.

Kanalavkodaren CD är kopplad till en talavkodare SD, som i beroende av de avkodade digitala signalerna fran kanalavkodaren alstrar en analog signal till ett ljudatergivande organ HK.

De signaler som är tillgängliga över utgången av kanalavkodaren innehåller korrekt information fran basstationen inom den aktuella tidsluckan för mobilen, dvs imehaller informationen DM, EDC, Bm och F EC. Av denna information är Bm reserverad för själva samtalsinformationen och F EC för felkorrigering av denna. För att erhalla styrdata till mobilradiostationen i syfte att förändra bitfrekvensen vid utsänching till basstationen i enlighet med förfarandet maste styrinformation läggas in i fältet'DM vid utsändning fran basstationen mot mobilen. f Normalt är fältet EDC enligt figur 1 reserverat för paritetsbitar för fel- korrektion av DM men kan vid behov användas för att överföra den erforderliga styrinformationen till tidsluckeräknaren TC fran mobilens styrprocessor CT.

Signalen sk utvunnen ur utsignalen fran kanalavkodaren CD innehaller således styrdata för styrpwcessorn CT vilken i sin tur avger en styrsignal sc till tidsluckeräknaren TC. Styrsignalen sc anger start och stopp för en tidsldcka och fas som resultat av styrprocessorns CT utvärdering av signalen sk. I denna signal finns nämligen uppgift om antalet tidsluckor som är tomma i en ram utöver den för mobilstationen normalt tilldelade tidsluckan. Information om de lediga tidsluckorna i ramen kan anges medelst dessa extraluckors lucknummer (vilkakan läggas in som binära nivaer i signalen_ sk).

Styrprocessorn CT far en synkroniseringssignal sd svarande mot fältet sw (se figur 1) fran blocket D pa känt sätt och vet dessutom tidsintervallet för en tidslucka CHÛ-CH9. Ur styrsignalerna sd (SW) och sk kan saledes en styrsignal sc avges till tidsluckeräknaren TC som anger start och stopp för dels den normalt tilldelade tidsluckan exempelvis CHl, dels för de extra tidsluckorna (CH3, CH8 i exemplet enligt'figur 5). Signalen st ut fran tidsluckeräknaren TC utgör exempelvis en "etta" under tiden för en tidslucka. 10 15 20 25 30 460 749 ' 1 j I . 8 *x För att neddela bitfrekvensen under de tidsluckor som tilldelats (den nor- mala+extra) i enlighet med förfarandet finns en frekvensdelare FD vars ingang är ansluten till utgången av mobilstationens masterklocka MC. Denna klocka används normalt för att lämna taktpulser eller klockinformation till styr- processorn CT. Frekvensdelarens FD delningsfaktor styrs fran styrprocessorn CT sa att neddelning sker dels i rätt ram, dels för de tidsluckor som_ tilldelats mobilen. Styrsignalen sf till frekvensdelaren kan vara samma som I-sc till tidsluckeräknaren, eftersom denna innehåller 'information om start och stopp- lägena, eller kan vara en i styrprocessorn behandlad signal ur sc för att fa information om korrekt delningsfaktor. Figur 6 visar det senare fallet, dvs signalen sf innehåller dels information om startlstopp- och delningsfaktorn för frekvensdelaren F D. l Signalen sr fran frekvensdelaren anger saledes bitfrekvensen under den normalt tilldelade tidsluckan CHl jämte de extra tidsluckorna CH3, CH8. En OCH-krets OC kan vara ansluten mellan utgangarna fran tidsluckeräknaren TC och frekvensdelaren FD och ingangen till minnet M i skurgeneratorn BG för att säkerställa start och stopptidpunkterna. Utmatningen av den lagrade inforrria- tionen fran den kodade talsignalen ss sker saiedes med en bitfrekvens fr = f/m om instruktion mottagits fran basstationen att n lediga tidsluckor är till- gängliga, varvid m = n+l och f = den normala bitfrekvensen. Om således i exemplet enligt figur 2 endast en extra tidslucka tilldelats sker en halvering av bitfrekvensen, medan i exemplet enligt figur 5 med tva extra tilldelade tidsluckor, frekvensen reduceras till 1/3 av den normala. ' I det ovan beskrivna utförandet utsända information om antalet lediga tids- luckor och deras lägen i ramen i början av en tidslucka ,(utrymmet DMÄ).

Emellertid kan basstationen sända ut denna information över utgaende anrops- kanal sa att mobilen redan vid anrop reglerar antalet utsända tidsluckor istället för i början av själva sarntalssänchingen. Regleringen _av tidsluckorna utförs av ' styrprocessorn CT som, liksom i föregående fall, inhärntar information'_ fran kanalavkodarens CD utgang (signalen sk). Det är även möjligt att fran bas- stationen ändra värdet pa m under samtalets gang, d v s för ett visst antal tidsluckor väljs m=m1 och under därpa följande tidsluckor väljs m=m2, där ml=m2. Mobilen kan exempelvis ha förflyttat sig sa att den närmat- sig (eller avlâgsnat sig) fran basstatíonen. .

Claims (3)

10 15 PATENTKRAV

1. l. Förfarande att överföra datainformation i ett cellindelat mobilradio- kommunikationssystem som överför informationen enligt principen tidsuppdelad multipelatkomst (TDMA) och med en viss bitfrakvens (f) i ramar (Rl, R2,...) vardera innehållande för tilldelning av samtal med datainformationen svarande tidsluckor (CHl, CH2,...) och där kapacitetsutnyttjandet i en viss cell (C2) i systemet är sadant att antalet tidsluckor i varje ram är större än det största antalet pågående samtal mellan mobiler i cellen (C2) och en basstation (BZ) hörande till cellen (C2), k ä n n e t e c k n a t av att i kommunikationsrikt- ningen mobil-basstation (BZ), m st (m>l) tidsluckor 'tilldelas en mobil (Ml) inom cellen (C2) och inom varje ram, av vilka tidsluckor en tidslucka utgör den för mobilen normalt tilldelade tidsluckan och åtminstone en av de (m-1) återståen- de lediga tidsluckorna i ramen utnyttjas av mobilen i beroende av dess avstånd från basstationen (B2) genom att bitfrekvensen hos datainformationen från mobilen (MS) till basstationen (BS) reduceras till ett nytt värde (fr) som är beroende av antalet m tilldelade tidsluckor.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att de m (m>l) tidsluckor som tilldelats en mobil (M1) i cellen (C2) är belägna direkt efter varandra inom tillhörande ram (R) och att bitfrekvensen (f) blir reducerad med en faktor 1/m.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av' att de m tids- luckor som tilldelats en mobil (M1) i cellen (C2) ej följer direkt efter varandra inom ramen (R) utan är interfolierade av upptagna tidsluckor som är tilldelade andra mobiler i cellen (C2).