SE466279B - Radioenhet foer oeverfoering av samtalsinformation i ett mobiltelefonsystem med kort raeckvidd - Google Patents

Description

466 279 2 10 15 20 25 30 kanaler och således många tidsluckor används normalt TDMA med flera bärfrekvenser. Bifogade figur 2 visar ett diagram fördel- ningen av fyra bärfrekvenser fl-f4. Varje frekvens är tilldelad en viss bandbredd Bl-B4 och var och en är tilldelad en TDMA-ram med N tidsluckor. Denna fördelning är fortfarande kostnadsbe- sparande, eftersom.det totala antalet radiofrekvenser (och därmed antalet sändare/mottagare) är N gånger mindre än vid traditionel- la system som använder en bärfrekvens/kanal FDMA. Emellertid krävs återigen en s k combiner.

Nuvarande mobiltelefonsystem använder fast kanaltilldelning, dvs varje basstation har tillgång till en uppsättning specificerade frekvenskanaler, vilka alla kan utnyttjas samtidigt om så behövs.

De tilldelade frekvenserna kan användas utan risk för inteferens (störningar) eftersom samma uppsättning kanaler endast är tilldelade basstationer med tillräckligt separerat geografiskt avstånd.

En på senare tid använd kanaltilldelning är den s k dynamiska kanaltilldelningen beskriven i exempelvis ovannämnda patent.

Enligt denna har alla basstationer i systemet tillgång till samtliga kanaler där varje kanal har en eller är tíllordnad en viss radiofrekvens och en viss tidslucka. Då ett samtal skall kopplas upp väljes den kanal som vid tillfället är ledig och som är minst störd. Detta medför att större trafik räknad i MHz bandbredd kan erbjudas än i fallet fast kanaltilldelning.

Systemet anpassar sig därvid till lokala trafiktoppars variation och till eventuella skuggeffekters variation. Till skillnad från fast kanaltilldelning medför dynamisk kanaltilldelning att varje bas aldrig använder (eller är avsedd att använda) alla tilldelade kanaler samtidigt.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Till grund för uppfinningen ligger den iakttagelsen att inte alla kanaler utnyttjas i en basstation samtidigt, dvs för en viss radiofrekvens finns alltid en eller flera tidsluckor lediga och 10 15 20 25 30 2 466'279i i vissa fall kan samtliga tidsluckor för en viss frekvens eller samtliga frekvenser för en viss tidslucka vara lediga för samtal. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en radioenhet, som utnyttjar ovanstående faktum och därmed undviker användning av s k combiner, vilken gör basstationen mer komplice- rad och dyrbar.

Radioenheten är därvid kännetecknad så som det framgår av efterföljande patentkrav 1.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall närmare beskrivas med.hänvisning till bifogade ritningar.

Figur 1 visar ett diagram över en ram med tillhörande tidsluckor i ett mobiltelefonsystem; Figur 2 visar ett frekvensdiagram; Figur 3 visar schematiskt ett blockschema över en basstation av känt utförande med flera sändare/mottagare; Figur 4 visar tillhörande schema över en viss kanaltilldelning med bärfrekvenser och tidsluckor; Figur 5 visar tillhörande schema över en viss kanaltilldelning, som utnyttjas av radioenheten enligt uppfinningen.

Figur 6 visar ett blockschema över en basstation med en radio- enhet enligt uppfinningen; Figur 7 visar ett detaljerat blockschema över radioenheten enligt uppfinningen. umrönincsronuzn Figur 1 visar en ram med sammanlagt 32 tidsluckor, av vilka 16 st CH1-CH16 används i riktningen fast station FS till bärbar station PS (sändningsriktningen) och 16 tidsluckor CHl-CHl6 används i riktningen bärbar station PS - fast station FS (mot- tagningsriktningen). Samtliga tidsluckor sänds över en 'viss bärfrekvens. 466 279 4 10 15 20 25 30 35 Figur 2 visar ett frekvensdiagram med fyra olika bärfrekvenser fl - f4 som utnyttjas av systemet. Avståndet mellan två närliggande frekvenser, exempelvis mellan fl och f2, kan utgöra ca 2MHz och den bandbredd Bl-B4 som förfogas av var och en av frekvenserna flf4 blir således 2MHz. Emellertid kommer, såsom det framgår av diagrammet, bandet Bl delvis att hamna innanför bandet B2 för frekvensen f2 dvs närliggande band stör varandra. Om TDMA utnyttjas enligt figur 1 innebär detta att samma tidslucka i allmänhet ej kan utnyttjas av närliggande bärfrekvens. Exempelvis kan tidsluckan CH1, som utnyttjar bär frekvensen fl ej utnyttjas av bärfrekvensen fz om basstationen samtidigt skall betjäna två bärbara apparater för denna tidslucka CH1 (men med skilda bärfrekvenser fl, fz) . Om en bärbar apparat är mycket nära basstationen kan definitivt ej samma tidslucka användas av en annan apparat knuten till denna basstation. Det är därför ej troligt att trafikkapaciteten nämnvärt begränsas om en reserverad tidslucka (CH1) för en viss bärfrekvens (fl) inte kan utnyttjas av de övriga bärfrekvenserna i systemet.

Figur 3 visar ett enkelt blockschema över en känd radiobasstation med fyra radioenheter Rl-R4 och en s k combiner C. Var och en av enheterna R1-R4 sänder och mottar på en viss bärfrekvens fl, f2, f3 respektive f4 och kan i princip utnyttja samtliga tidsluckor CH1-CHl6 för sändning och CH1-CHl6 för'mottagning till respektive från en bärbar apparat PS. Varje radioenhet har en lokaloscilla- tor L0 som alstrar den bärfrekvens som hör till just den enheten.

Figur 4 visar ett schema över kanaltilldelningen, där en viss kanal utgörs av en viss bärfrekvens och en viss tidslucka (markerat med en ring i schemat). De kanaler som är upptagna är markerade med ett kryss i en ring. Exempelvis visas i figur 4 ett beläggningstillständ där kanalerna (fl,CHl), f1,CH2), (f2,CH2), (f3,CH16) är belagda i sändningsriktningen FS till PS och motsvarande kanaler är belagda i mottagningsriktningen PS till FS. Det bör observeras att (enligt figur l) tidsluckorna CH1-CHl6 i sändningsriktningen är separerade tidsmässigt från motsvarande tidsluckor CH1-CHl6 i mottagningsriktningen med ett halvt ramavstånd. Kanalvalet i systemet är adaptivt, dvs varje 10 15 20 25 30 5 466 '279 i radioenhet FS kan fritt utnyttja en eller flera av samtliga kanaler i systemet.

I den föreslagna radioenheten reserveras endast en bärfrekvens för en viss tidslucka medan övriga frekvenser för denna tidslucka ej skall användas. I schemat enligt figur 5 är som exempel den kanal som bildas av bârfrekvensen fl och tidsluckan CH1 belagd.

Ramintervallet är liksom i schemat enligt figur 4 uppdelat i två halvor: en sândande ramhalva och en mottagande ramhalva (sändning FS till PS respektive mottagning PS till FS). Övriga bärfrek- venser fz, f3 och f4 för tidsluckan CH1 skall ej användas vid sändning och ej heller 'vid. mottagning under den :mottagande ramhalvan. Detta har markerats med ett streck i figur 5. På samma sätt är bârfrekvenserna fl, f2 och f4 spärrade för tidslucka CH16, eftersom det antas att kanalen med bârfrekvensen f3, tidslucka CHl6 är belagd i den sândande ramhalvan och motsvarande gäller för den mottagande ramhalvan. I schemat enligt figur 5 antas för enkelhets skull att övriga tidsluckor är lediga för en viss bärfrekvens. Samtliga tidsluckor CH1-CH16 för båda ramhal- vorna skall ha samma uppsättning bärfrekvenser tillgängliga, men tvâ tidsluckor kan utnyttja samma bärfrekvens, exempelvis kan CHI och CH10 båda utnyttja fl.

Varje basstation i systemet har tillgång' till de 64 olika kanalerna, men varje basstation kan endast utnyttja 16 av dessa samtidigt.

För kanaltilldelningen i det kända systemet enligt figur 4 och för kanaltilldelningen enligt figur 5 gäller att alla 64 kanalerna kan utnyttjas. Men vid kanaltilldelningen enligt figur 4 kan varje basstation välja fritt mellan dessa 64 kanaler.

Kanaltilldelningen enligt figur 5 begränsar något valet av nya kanaler såsom beskrivits. I en praktisk simulering av ett system med ovanstående egenskaper har det emellertid visat sig att antalet blockerade och avbrutna samtal blir endast obetydligt större. 466 279 6 10 15 20 25 30 35 Ovanstående beskrivna förfarande att tilldela bârfrekvenser och tidsluckor medför att antalet samtidigt användbara kanaler per bas blir begränsat till N (= antalet tidsluckor i vardera sändnings- och mottagningsriktningen). Fördelen är att man undviker flera radioenheter (R1-R4 i figur 3) i basstationen. Med den föreslagna radioenheten består basstationen av en enda radioenhet FS enligt figur 6. Det enda som skiljer denna enhet från var och en av enheterna Rl-R4 i figur 3 är utförandet av lokaloscillatorn LO. I den kända basstationen enligt figur 3 är lokaloscillatorerna L0 fast inställda på en viss frekvens fl-f4 vardera. I radioenheten FS är lokaloscillatorn L0 utförd så att den kan hoppa mellan de olika bärfrekvenserna fl-f4. Blockschemat enligt figur 7 visar närmare uppbyggnaden av radioenheten FS enligt figur 6. Denna utgör en modifiering av en radioenhet som är visad i ovannämnda svenska patent.

Radioenheten enligt figur 7 innehåller en sändare 1, en mottagare 2, och en antennanpassningsenhet 3 till en antenn 4. Sändaren 1 har en första ingång ansluten till enhetens ingängsterminal t och mottagaren 2 har sin utgång ansluten till denna terminal.

Terminalen t är ansluten till en radiovâxel. Detta är möjligt eftersom sändaren 1 och mottagaren 2 aktiveras omväxlande dvs sändaren 1 mottar informationssignalerna som skall utsändas under ena halvan av ramintervallet, medan mottagaren 2 avger mottagna radiosignaler till radiovâxeln under andra halvan av ett ramintervall (se figur 1). Sändar och mottagardelarna 1 respek- tive 2 är av känt utförande och innehåller en modulator respek- tive en demodulator för'modulering av de informationssignaler som kommer från radiovâxeln till utgående radiosignaler respektive demodulering av inkommande radiosignalen från antennen 4.

En synkroniseringsenhet 6 är på känt sätt ansluten mellan radioenhetens terminal t och till de båda enheterna 1 och 2 för att dels styra sändaren 1 respektive mottagarens 2 inkopplings- tider (enligt ovan), dels för synkronisering av ingående modulator/demodulator. En kanalvâljare 5 är vidare ansluten till radiovâxeln via terminalen t för val av ledig kanal vid ut- sändning och mottagning.

K 10 15 20 25 30 7 466 '279 I. i Sásom det beskrivits tidigare gäller för varje kanal att endast en bärfrekvens (exempelvis fl, fig 5) fär utnyttjas under varje tidslucka (CH1). Radioenheten enligt figur 7 innehåller därför ett antal lokaloscillatorer 8-11, vilka var och en alstrar en bärfrekvens fl-f4. Utgàngen hos var och en av oscillatorerna 8-11 är ansluten till en omkopplare 7 som är styrbar från kanalvâl- jaren 5. Omkopplarens 7 utgång är ansluten till lokaloscil- latoringángen hos vardera radiosändaren 1 och mottagaren 2. omkopplaren 7 har i detta fall fyra olika lägen för inkoppling av var och en av lokaloscillatorerna 8-11 till sändaren 1 och mottagaren 2 och i beroende av styrsignalerna fràn kanalväljaren 5. Eftersom sändaren 1 och mottagaren 2 arbetar omväxlande under sândarhalvan respektive mottagningshalvan av ramintervallet kan båda dessas lokaloscillatoringàngar anslutas till utgången av omkopplaren 7.

Sändning till PS från radioenheten FS.

För sändaren 1 finns i kanalväljaren 5 minnesorgan som lagrar värdet på bärfrekvenserna fl-f4 för de olika tidsluckorna (CH1-CH16) under ramintervallets sândningshalva. Vid sändningens början (som initieras från radioväxeln) utväljes en viss bärfrek- vens fl som skall användas under tidslucka CH1 i det fall fl ej är upptagen. Om fl skulle vara upptagen inväntas nästa tidslucka CH2 osv. Samtidigt reserveras frekvensen fl för tidslucka CH1 under ramintervallets mottagarhalva. Ovriga bârfrekvenser f2-f4 spärras för tidslucka CH1. Styrsignal avges till omkopplaren 7 som därvid inkopplar lokaloscillatorn 8 så att bärfrekvensen f , avges till sändaren under sändningstiden (ramhalva 1) och till mottagaren under mottagningstiden (ramhalva 2). Vid början av nästa tidslucka CH2 sker samma procedur om sändning skall ske till en annan bärbar telefon PS.

Mottagning från en PS till FS.

För mottagaren 2 finns i kanalvâljaren 5 minnesorgan och logik som avsöker de olika tidsluckorna CH1-CH16 för varje bärfrekvens 466 279 8 10 15 20 25 30 f f 1- 4 med hänsyn till om samtal pågår eller ej. Antalet avsök- ningar av CH1-CH16 är lika med antalet bärfrekvenser. I förelig- gande fall utförs sâledes fyra avsökningar, vardera under en tid motsvarande mottagningshalvan av ramintervallet. Minnesorganet i kanalvâljaren lagrar därvid de kanaler som är belagda, så att detektering av innehållet i de belagda tidsluckorna utförs av mottagaren 2. Om det antas att tre kanaler är belagda med samtal enligt figur 5, fås följande avsökning under varje ramintervall för mottagning: Avsökning 1: Sker för bärfrekvens fl tidsluckorna CHl-CH16. Hopp sker till bärfrekvens f3 för tidslucka CH16. Styrsignal utsânds till omkopplaren 7 under tidsluckorna CH1, CH10 för inkoppling av lokaloscillator 8 (fl) och under tidslucka CHl6 för inkoppling av lokaloscillator 10(f3).

Avsökning 2: För bärfrekvens fz. Hopp till bärfrekvens fl för CH1. Avsökning av tidsluckorna CH2-CH9. Hopp till frekvens fl för CH10. Avsökning av tidsluckorna CH11-CH15. Hopp till bärfrekvens f3 för CH16. Styrsignaler till omkopplaren 7 för inkoppling av lokaloscillator 8 under tidslucka CH1, CH10 och lokaloscillator 10 under tidslucka CH16.

Under avsökning 3 och 4 sker på samma sätt hopp till bärfrekvens fl för CH1, CH10 och i avsökning 4 hopp till bärfrekvens f3, och motsvarande lokal oscillator 8 respektive 10 inkopplas.

Ovanstående gäller för pågående samtal mellan en FS och en PS. I den bärbara apparaten PS finns motsvarande enheter som i FS dvs kanalväljare och synkroniseringsenhet. Förfarandet kan givetvis utnyttjas även vid anrop, i fall att en viss anropskanal reserverats som är gemensam för hela anläggningen.

I utförandet enligt figur 7 alstras bärfrekvenserna fl-f4 av fyra skilda oscillatorer 8-11 anslutna till en omkopplare 7. Det är givetvis möjligt att ha en enda oscillatoranordning som kan styras så att den avger de önskade bärfrekvenserna eller ha olika oscillatorer för sändare och mottagare. Det är även möjligt att 9 466 279 va làta sändaren moduleras direkt från en lokaloscillatoranordning som är ansluten till ingàngsterminalen t. Utsignalen (styrsig- nalen) från kanalväljaren 5 för en grovinstâllning till rått bärfrekvens, varefter moduler-ing med informaticmssignalen frán terminalen t sker. Lokaloscillatoranordningen kan utgöras av en VCO som dessutom kan styras medelst frekvenssyntes pá känt sätt för genereringen av önskade lokaloscillatorfrekvenser.

Claims (3)

10 15 20 25 30 466 279 1° P Ä T E N T K R A V

1. Radioenhet ingående i en basstation (FS) i ett mobiltelefon- system som arbetar enligt principen tidsuppdelad multipelåtkomst (TDMA) för att sända och motta radiosamtal mellan basstationen (FS) och åtminstone en mobiltelefon (PS) som befinner sig på kort avstånd från basstationen över ett för hela systemet gemensamt antal bârfrekvenser (fl-f4), innehållande a) en sändarenhet (1) för utsändning av samtalsinformation till mobiltelefonen över en viss bärfrekvens (Fl) och i en viss tidslucka (CH1) under sändningstiden inom ena hälften av ett ramintervall, b) en mottagarenhet (2) för att motta samtalsinformation från en mobiltelefon (PS) i motsvarande tidslucka under mottagningstiden inom den andra hälften av ett ramintervall och över en viss bärfrekvens (fl), c) en antennenhet (4) jämte antennanpassningsorgan (3) anslutet till sändar och mottagarenheten (1 resp 2) d) kanalvâljare (5) jämte synkroniseringsenhet (6) för att utvälja en ledig kanal bland de tidsluckor (CH1-CH16) som står till förfogande under nämnda sändningstid och mottagningstid av ett ramintervall, varvid kanalvâljaren är så inrättad att under nämnda sândníngstid och för en viss vald tidslucka (CH1) och bärfrekvens (fl), övriga bârfrekvenser (f2-f4) är spärrade för samtal över denna tidslucka (CH1), k ä n n e t e c k n a d av att kanalvâljaren (5) utför en successiv avsökning av samtliga tidsluckor (CH1-CH16) under nämnda mottagningsintervall för en första bärfrekvens (fl) med avseende på belagda tidsluckor (CH1, CH10, CH16), varvid under avsökningen hopp utförs till följande bârfrekvenser (fz, f3,..) fram till den bärfrekvens (fl eller f3) som tilldelats den tidslucka (CH10 eller CH16) vid vilken hopp utförts, vilken avsökning upprepas för därpå följande bärfrek- venser och att en styrsignal bildas som under sändningsinterval- let anger vald bärfrekvens (fl) för den valda tidsluckan (CH1) 10 15 20 11 466 279' och under mottagningsintervallet anger bärfrekvensen eller bärfrekvenserna (fl, f3) för de belagda tidsluckorna som resultat av nämnda avsökning, samt att en styrbar lokaloscillator (7, 8-11) är anordnad för att alstra var och en av nämnda antal bärfrekvenser (fl-f4) i beroende av nämnda styrsignal från kanalväljaren (5) och att avge den utvalda bärfrekvensen till sändaren (1) under tillhörande tidslucka i nämnda sändningsinter- vall och den valda bärfrekvensen till mottagaren (2) under nämnda mottagningsintervall. k ä n n e t e c k n a d av att den styrbara lokaloscillatoranordningen består av ett antal

2. Radioenhet enligt patentkrav 1, enskilda lokaloscillatorer (8-11) svarande mot antalet bärfrek- venser (fl-f4) i systemet och en styrbar omkopplare (7), varvid omkopplaren (7) av lokaloscillatorerna till sändarenhetens (1) och mottagarenhetens (2) lokaloscillatoringàng ansluter en (8) i beroende av nämnda styrsignal under den tidslucka i sändinter- vallet som svarar- mot utvald bärfrekvens och under' mottag- ningsintervallet under den belagda tidsluckan.

3. Radioenhet enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den styrbara lokaloscillatoranordningen består av en enda lokaloscillator som styrs i beroende av nämnda styrsignal medelst frekvenssyntes på känt sätt för generering av önskade lokaloscil- latorfrekvenser, vilka utgör nämnda bärfrekvenser (fl-f4).