SE466374B - Mobiltelefonisystem - Google Patents

Description

15 20 25 30 466 574 från.andra inomhusförbindelser, försämrar'sâledes talkvalitén.och begränsar den maximala trafikkapaciteten i det inre delsystemet.

I vissa områden finns dessutom elektronisk utrustning av annat slag än sådan som tillhör mobiltelefonisystem som är känslig för störningar från. mobiltelefoner. Det har 't ex visat sig att medicinska apparater på sjukhus och utrustning för styrlogik i flygplan har störts av mobiltelefoner.

Det förekommer även att elektriska störningar genereras i omgivningen till en mobiltelefon i en sådan utsträckning att mobiltelefonen inte fungerar. Detta kan t ex inträffa i fabriker med vissa elektriska apparater.

Det är ett naturligt önskemål att ett mobiltelefonisystem tillhandahållas som både kan användas av abonnenter utomhus, t ex i fordon, och som samtidigt kan erbjuda en hög trafikkapacitet och en relativt störningsfri talöverföring àt abonnenter som befinner sig inomhus, t ex i en byggnad med ett stort antal abonnenter relativt nära varandra. Dessutom är det önskvärt att systemet även skall kunna användas av abonnenter som befinner sig på platser där omgivningen innehåller störningskänslig elektro- nisk apparatur av annat slag än mobiltelefoniutrustning och på platser där det förekommer radiostörningar från omgivningen av andra orsaker än förekomsten av mobiltelefoniutrustning.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett mobiltelefonisystem av inledningsvis angivet slag. Ett sådant system åstadkommes i korthet genom att signalöverföringen mellan mobiltelefoner och basstationer sker med radiovâgor i ett första delsystem, i första hand avsett för telefonitrafik utomhus, t ex via telefoner i bilar, och med ljus, åtminstone i området närmast mobiltelefonerna, i ett andra delsystem, t ex avsett för en kontorsbyggnad. Åtminstone vissa mobiltelefoner kan därvid vara omkopplingsbara mellan radiosignalering och ljussignalering, vilket gör det möjligt att använda dem i båda delsystemen. 10 15 20 25 30 ß * 466 374 Uppfinningens kännetecken framgår av patentkraven.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer att beskrivas närmare med hänvisning till ritningarna, på vilka figurerna 1 och 2 visar ett första respektive andra exempel på ett mobiltelefonisystem enligt uppfinningen, figur 3 visar ett exempel på en basstation för ett förut känt mobiltelefonisystem, figur 4 visar ett utförings- exempel på en basstation som är avsedd att ingå i ett mobil- telefonisystem enligt uppfinningen, figur 5 visar ett exempel på en mobilstation för ett förut känt mobiltelefonisystem, figur 6 visar ett utföringsexempel på en mobilstation som år avsedd att ingå i ett mobiltelefonisystem enligt uppfinningen, figurerna 7a-7c är diagram som placerade i frekvensbandet och figur 8 visar ett exempel på hur en ljusvåg kan moduleras. rönflnnnemx Urrönnzesrommn I figur 1 visas ett exempel på ett mobiltelefonisystem enligt uppfinningen. Med 1 betecknas en byggnad med kontorsrum 2, laboratorielokaler 3, korridorer 4 och en foaje 5. Mobil- telefonisystemet omfattar ett inre delsystem 6 inne i bygnaden 1 och ett yttre delsystem 7 utanför byggnaden. I det inre del- systemet ingår en inre kopplingscentral MXI som är ansluten till en yttre mobilkopplingscentral MSC, som i sin tur är ansluten till en växel PX i det publika ledningsburna telefonnätet. Den inre kopplingscentralen MXI är även ansluten till inre basstatio- ner BSI via en ledning 8. De inre basstationerna BSI är anslutna till ljussândnings- och mottagningspunkter LXP via ledningar 9,10. Med MSI betecknas inre mobilstationer, dvs mobiltelefoner.

Vid användande av mobilstationerna MSI sker signalöverföringen mellan dessa och ljussåndnings- och mottagningspunkterna LXP med ljus, lämpligen infrarött ljus. Ledningarna 9,10 från punkterna LXP kan vara elektriska ledningar, varvid optoelektriska och elektrooptiska omvandlare ingår i punkterna LXP. Ledningarna 9,10 10 15 20 466 374 kan alternativt vara ljusledare, varvid optoelektriska och elektrooptiska omvandlare ingår- i basstationerna BSI. I det senare fallet bör ljusförstärkande organ ingå i punkterna LXP.

Det kommer att beskrivas närmare nedan hur mobilstationerna och basstationerna år anordnade för ljussignalering.

Varje inre basstation BSI är avsedd att täcka ett område inom byggnaden 1 som betecknas en cell. Varje cell består av ett antal subceller med var sin ljussändnings- och mottagningspunkt LXP.

Varje rum i byggnaden kan bestå av en eller flera subceller i beroende av rummets storlek och form. Varje cell kan bestå av upp till cirka 50 subceller. Med andra ord kan cirka 50 ljussänd- nings- och mottagningspunkter LXP vara anslutna till en enda inre basstation.

Eftersom ljussignaler i olika rum av en byggnad inte stör varandra och inte heller störs av radiotrafik utifrân är det i princip möjligt att uppnå en godtyckligt hög trafikkapacitet för inomhustelefoni. Avsaknaden av störningar bidrar dessutom till en god ljudàtergivning.

Det yttre delsystemet 7 är cellindelat med celler Cl, C2 och C3.

I varje cell ingår en basstation, t ex BS1 eller BS2, som är ansluten till den yttre mobilkopplingscentralen MSC. Med MS betecknas en fordonsburen mobilstation. Det yttre delsystemet är beskrivet mera i detalj i exempelvis CMS 88, Cellular Mobile Telephone System, Ericsson Telecom AB, 1988.

I figur 2 visas ett alternativt exempel på ett mobiltelefoni- system enligt uppfinningen. Exemplet skiljer sig från det enligt figur 1 därigenom att de båda delsystemen är förbundna med varandra via ett ledningsbundet publikt telenät ll. Det inre delsystemet âr anslutet till en abonnentväxel AX som är förbunden med en publik växel PX i det publika telenätet ll. Mobilkopp- lingscentralen MSC är också ledningsansluten till den publika växeln PX. En ledningsbunden telefonapparat H är ansluten till abonnentväxeln AX. 10 15 20 25 35 Q 466 374 Det inre delsystemet 6 har i båda exemplen tillgång till samma antal kanaler som det yttre delsystemet 7, men i form av modulationskanaler på ljusstrålar i stället för på radiovágor.

Kanalstrukturen är densamma som i det yttre delsystemet, dvs det finns kontrollkanaler och trafikkanaler. Det fordras att telefonsystemet i exempelvis en kontorsbyggnad har stor trafik- kapacitet. Många abonnenter av mobilstationer MSI inom byggnaden skall kunna använda sina stationer samtidigt utan att störa varandra, och abonenterna skall kunna röra sig fritt inom byggnaden och hela tiden ha förbindelse med en ljussändnings- och mottagningspunkt LXP. Kanaltilldelningen är därför lämpligen adaptiv, varvid samtliga inre basstationer BSI har tillgång till alla kanaler. Ett adaptivt system ger förutom en önskad hög kapacitet även rent praktiska installationsmässiga fördelar. Ett adaptivt telefonsystem för inomhusbruk finns beskrivet i 39 th IEEE Vehicular Technology Conference, Volume 1, May 1-3, 1989, Dag Åkerberg: Properties of a TDMA pico cellular Office Communication System".

Varje ljussändnings- och mottagningspunkt LXP är lämpligen ansluten till sin basstation BSI med två glasfibrer för ljus eller fyra trådar för elektrisk ström. Detta har vissa konsek- venser för handoff, dvs för byte av kanal. I allmänhet kommer en ny ljussändnings- och mottagningspunkt LXP att användas som dock hör till samma basstation BSI. Mätningar och beslut som föregår handoff är då mycket enkla. I basstationen BSI mäts styrkan på mobilens signal i berörda ljussändnings- och mottagningspunkter LXP, och beslut om handoff kan fattas utan att några mätningar behöver göras i mobilen. Styrkan på mobilens signal kan betyda ljusets styrka eller amplituden på dess amplitudmodulation.

I figur 3 visas en basstation för ett förut känt mobil- telefonisystem. Med 15 betecknas ett block som innehåller bl a en talkodare, en talavkodare, en kanalkodare, en kanalavkodare och en utjåmnare. Basstationen omfattar även en högfrekvensmodu- lator 16, en effektförstärkare 17, mottagarantenn 19, en mottagarenhet 20, en högfrekvensdemodulator 21 och en mellanfrekvensdemodulator 22. en sändarantenn 18, en Basstationen omfattar 10 15 20 25 .IIBO 35 466 374 även ett organ 23 för mätning av mottagen signalstyrka, organ 24, 25 för alstring av mottagnings- och sändningsbärvàg i beroende av utvalda kanaler och ett styrorgan 26 (Micro Processor Controller). Styrorganet 26 erhåller signaler från vissa icke visade organ i blocket 15 och från signalstyrkemätningsorganet 23. Styrorganet avger signaler till vissa organ i blocket 15 och till effektförstärkaren 17 och frekvensalstringsorganen 24,25.

Bland de visade organen har detta markerats med pPC, vilket står för Micro Processor Controller, Den ovan beskrivna basstationen är av känt slag och kan fungera som basstationen BS1 eller BS2 i det yttre delsystemet 7 i mobiltelefonisystemet enligt uppfinningen och som visas i figurerna 1 och 2.

I figur 4 visas ett exempel på en ny basstation som är avsedd att fungera som basstationen BSI i det inre delsystemet 6 av mobil- telefonisystemet enligt uppfinningen. De flesta organen från basstationen enligt figur 3 återfinns även i basstationen enligt figur 4 och har betecknats på samma sätt som tidigare.

Högfrekvensmodulatorn 16, effektförstärkaren 17 och sändaranten- nen 18 enligt figur 3 har dock ersatts av en högfrekvensmodulator 160 och en förstärkare 31, vilka är anpassade för optisk sändning, och av ett ljussändande organ 32, t ex en lysdiod eller en laserdiod. Mottagarantennen 19 och mottagarenheten 20 har ersatts av ett ljusmottagande organ 33, t ex en PIN-diod eller en lavindiod (Avalanche Photo Diode) och ett förstärkande organ 34 som eventuellt även omvandlar ström till spänning. Organet 34 kan exempelvis utgöras av ett transimpedanssteg. Högfrekvensdemo- dulatorn 21 har ersatts av en högfrekvensdemodulator 210 som är anpassad för frekvenser som används vid optisk signalering.

Denna basstation motsvarar fallet med att de elektrooptiska och opotoelektriska omvandlingarna sker i basstationerna BSI och att ljus leds från dessa till ljussändnings- och mottagningspunkterna LXP i ljusledningar. I det andra fallet, dvs med elektriska ledningar mellan basstationerna och punkterna LXP ingår organen 31-34 i dessa punkter i stället för i basstationerna. 10 15 20 25 7 466 374 I figur 5 visas ett exempel på en mobilstation för ett förut känt mobiltelefonisystem. Mobilstationen överensstämmer till väsent- liga delar med basstationen enligt figur 3, och organ som återfinns i figur 3 har betecknats på samma sätt som tidigare.

Mobilstationen skiljer sig från. basstationen enligt figur 3 huvudsakligen genom att en mikrofon 41 och en högtalare eller hörtelefon 42 är anslutna till blocket 15 och att en knappsats 43 är ansluten till styrorganet 26. Dessutom används en gemensam antenn 44 för sändning och mottagning, som är ansluten till effektförstärkaren 17 och mottagarenheten 20 över en sändnings- mottagningsomkopplare 45. Den senare är styrd av styrorganet 26.

Den ovan beskrivna mobilstationen är av känt slag och kan fungera som mobilstationen MS i det yttre delsystemet 7 i mobil- telefonisystemet enligt uppfinningen.

I figur 6 visas ett utföringsexempel på en ny mobilstation som är avsedd att kunna användas i både det yttre och det inre delsystemet av mobiltelefonisystemet enligt uppfinningen. De flesta organen i mobilstationen återfinns även i mobilstationen enligt figur 5 och har betecknats på samma sätt som tidigare.

Utöver högfrekvensmodulatorn 16, effektförstärkaren 17 antennen 44, vilka är avseddaïför sändning med radiovågor, finns en andra högfrekvensmodulator 160, en förstärkare 31 och ett ljussândande organ 32 för sändning med ljus. Dessa organ finns även i basstationen enligt figur 4. Med hjälp av en omkopplare 46 kan mobilstationen omkopplas för sändning med radiovågor eller med ljus. I ett första omkopplingsläge kopplas en sändningsbärvåg till modulatorn 16 och i ett andra omkopplingsläge kopplas en sändningsbärvåg till modulatorn 160. och För mottagning finns utöver antennen 44, mottagarenheten 20 och högfrekvensdemodulatorn 21, vilka är avsedda för radiovågor, även ett ljusmottagande organ 33, ett förstärkande organ 34 och en högfrekvensdemodulator 210, vilka är avsedda för ljussignaler, och vilka även finns i basstationen enligt figur 4. 10 15 20 25 30 466 374 Val av mottagning av radiovågor eller av ljus sker med hjälp av en omkopplare 47 som är ansluten till mellanfrekvensdemodulatorn 22. Omkopplarna 46 och 47 kan givetvis vara anslutna till andra punkter än i det ovan beskrivna exemplet. Det är även möjligt att anordna en automatisk omkoppling mellan radio- och ljussignale- ring i beroende av om det specifika ljuset som används avkänns eller inte avkänns i mobilstationen.

I figur 7a-7c visas exempel på hur olika överföringskanaler är placerade i frekvensbandet. I figur 7a betecknar fn på den horisontella axeln nummer på olika frekvenser som används i ett GSM-system. Frekvenserna är numrerade från 0 till 123 och är således 124 till antalet. I varje tidsram finns 8 tidsluckor, vilka numrerats från 0 till 7 på den vertikala axeln. tn beteck- nar numret på tidsluckan. Med 124 frekvenser och 8 tidsluckor i varje tidsram fås 124 x 8 = 992 olika kanaler.

I figur 7b visas hur de 992 GSM-kanalerna är placerade i frekvensbandet. Var och en av de båda fyrkanterna i figuren symboliserar 992 kanaler av det slag som visas i figur 7a, vilket markerats med beteckningen 7a i fyrkanterna. Frekvenserna i den vänstra fyrkanten ligger mellan 890 och 915 MHz och används vid sändning från mobilstationer. Frekvenserna i den högra fyrkanten ligger mellan 935 och 960 MHz och används vid sändning från basstationer.

I mobiltelefonisystemet enligt uppfinningen sker överföringen genom luften ibland med ljus i stället för med radiovågor.

Exempelvis amplitudmoduleras därvid en ljusstråle med en av de 124 olika frekvenserna. För att kunna använda förhållandevis billiga komponenter för elektrooptisk- och optoelektrisk omvandling är det lämpligt att välja frekvenser under 100 MHz i stället för vid cirka 900 Mz. I figur 7c visas ett exempel på lämpliga frekvensband för sändning från mobilstationer respektive från basstationer.

I figur 8 visas ett exempel på principen för hur en ljusvâg kan moduleras. Ljusstyrkan betecknas LS och tiden t. En ljusvâg LV 9 466 374 amplitudmoduleras av en elektrisk bärvág BV som i sin tur är modulerad av den information som skall överföras på kanalen. I detta fall är informationen fasmodulerad på bärvågen BV. Denna fasmodulering har markerats med PH i figuren. Hoduleringen av 5 ljusvågen görs på ett sådant sätt att det alltid finns åtminsto- ne en viss ljusamplitud kvar.

Givetvis kan vissa mobilstationer vara avsedda för enbart signalöverföring med radiovågor och vissa för enbart sig- nalöverföring med ljus och således inte omkopplingsbara i detta 10 avseende.

Signalöverföring med ljus kan även vara lämplig utomhus vid s k telepunkter för att uppnå en högre trafikkapacitet än med konventionell mobiltelefonitrafik där signalöverföringen sker med radiovågor. 15 I flygplan kan överföringen mellan mobila stationer och en basstation i planet ske med ljus, varvid radiostörningar av exempelvis utrustning för styrlogik i planet undviks.

I likhet med förut kända mobiltelefonisystem är det givetvis möjligt att även använda radiosignalering inne i byggnader, t ex 20 vid temporära fel i ett delsystem för optisk signalering. nano c

Claims (5)

I 466 374 10 15 20 25 30 /0 P A T E N T K R A V

1. Mobiltelefonisystem omfattande mobila stationer och basstationer, avsett att kunna användas i områden vilka normalt är relativt olika varandra vad beträffar erforderlig trafik- kapacitet, känsligheten för radiostörningar och förekomsten av radiostörningar k ä n n e t e c k n a t av att mobiltelefoni- systemet omfattar ett första delsystem (7) avsett att användas i områden där den erforderliga trafikkapaciteten normalt är relativt liten och där samtidigt känsligheten för radiostörningar normalt är relativt liten och även förekomsten av radiostörningar normalt är relativt liten, t ex i områden med mobila stationer i bilar, och ett andra delsystem (6) avsett att användas i områden där den erforderliga trafikkapaciteten normalt är relativt stor, t ex i en kontorsbyggnad, och/eller där känsligheten för radiostörningar normalt är relativt stor och/eller där förekoms- ten av radiostörningar normalt är relativt stor, och att nämnda delsystem (7,6) är anordnade på ett sådant sätt att signal- överföringen mellan mobila stationer (MS) och basstationer (BS1) i det första delsystemet (7) sker med radiovágor och i det andra delsystemet (6), åtminstone i området närmast de mobila sta- tionerna (MSI), sker med ljus.

2. MobiltelefonisystemenligtpatentkravJq -k ä n n e t e c k- n a t av att det andra delsystemet (6) omfattar minst en __ basstation (BSI) som är förbunden med minst ett organ (LXP) för sändning och mottagning av ljussignaler.

3. Mobiltelefonisystem enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k- n a t av att basstationerna (BSI) i det andra delsystemet (6) omfattar elektrooptiska- och optoelektriska omvandlare (31-34), och att basstationerna (BSI) är förbundna med nämnda organ (LXP) för sändning och mottagning av ljussignaler med ledningar (9,10) som är avsedda för överföring av ljus.

4. Mobiltelefonisystem enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k- n a t av att nämnda organ (LXP) för sändning och mottagning av ljussignaler omfattar elektrooptiska- och optoelektriska om- 10 ” 466 374 vandlare (31-34), och att 'basstationerna (BSI) i det andra delsystemet är förbundna med nämnda organ (LXP) för sändning och mottagning av ljussignaler med ledningar (9,10) som är avsedda för överföring av elektriska signaler.

5. Mobiltelefonisystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k- n a t av att detta omfattar mobila stationer (MSI) som både innehåller organ (16-22) för signalöverföring med radiovàgor och organ (160, 31-34, 210, 22) för signalöverföring med ljus, och att dessa stationer (MSI) är anordnade på ett sådant sätt att de kan omkopplas mellan signalöverföring med radiovàgor och signalöverföring med ljus.