SE467386B - Foerfarande foer reglering av uteffekt i mobilradiosystem - Google Patents

Description

467 586 10 15 20 25 '30 REnoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning syftar till erbjudande av ett förfarande för reglering av uteffekten från en mobilstation och/eller bas- station i ett cellindelat analogt eller digitalt mobilradiosystem i beroende av avståndet mellan basstationen och mobilstationen på sådant sätt att variationen i utsänd effekt och mottagen ef- fekt fördelas på ett mera optimalt sätt.

Uppfinningen avser därför ett förfarande för att i ett cellinde- lat mobilradiosystem, reglera uteffekten av från en sändare till en mottagare, som är belägen i samma cell som sändaren, utsända radiosignaler. Detta förfarande kännetecknas av att sändarens uteffekt från en förutbestämd maximal uteffekt, som utsänds när avståndet mellan sändaren och mottagaren är maximalt inom cellen, regleras att, i beroende av en för avståndet mellan sändaren och mottagaren karakteristisk parameter, approximativt följa en med minskande avstånd monotont avtagande första funktion, som närmar sig en förutbestämd minimal uteffekt när avståndet går mot noll, så att den av mottagaren mottagna effekten av de utsända radio- signalerna härigenom från en minimal mottagen effekt, som motta- ges när avståndet mellan sändaren och mottagaren år maximalt inom cellen, approximativt följer en med minskande avstånd monotont växande andra funktion, som närmar sig en maximal mottagen effekt när avståndet går mot noll.

Sändaren kan utgöras av antingen en mobilstation i den aktuella cellen eller cellens basstation.

FIGURFÖRTECKNING Uppfinningen, ytterligare syften samt med uppfinningen uppnådda fördelar förstås bäst genom hänvisning till nedanstående beskriv- ning och de bifogade ritningarna, i vilka: Fig. 1 visar ett cellindelat mobiltelefonisystem; 10 15 20 25 30 3 467 :se visar ett antal celler i detta cellindelade mobiltelefo- nisystem, av vilka två utnyttjar t. ex. samma radiofre- Fig. 2 kvens eller -kanal; Fig. 3 visar uteffekten Pt av den från en mobilstation utsända radiosignalen som funktion av avståndet D mellan mobil- stationen och basstationen vid förfarandet enligt före- liggande uppfinning; Fig. 4 visar effekten Pr av den av basstationen mottagna radio- signalen som funktion av avståndet D mellan mobilsta- tionen och basstationen när uteffekten av den frán mobilstationen utsända radiosignalen reglerats i enlighet med kurvan i fig. 3; och Fig. 5 illustrerar en föredragen utföringsform av förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Figur 1 visar, såsom ett exempel på ett mobilradiosystem, upp- byggnaden av en utföringsform av ett cellindelat mobiltelefo- nisystem. Ett sådant system innefattar ett antal celler, varvid varje cell i denna utföringsform innehåller en basstation BS. För enkelhets skull visas endast ett antal sådana basstationer BS i figuren. Basstationerna BS befinner sig i radiokontakt med ett antal mobilstationer MS, av vilka endast en visas i figuren.

Mobilstationen MS kommunicerar i allmänhet med basstationen BS i den cell i vilken den för tillfället befinner sig.

I figur 2 visas ett antal celler i ett cellindelat mobiltelefoni- system. En mobil MSI befinner sig i radiokontakt med en bassta- tion BS1 i en första cell. I en andra cell, belägen på avstånd från den första cellen, befinner sig en annan mobil MS2 i radio- kontakt med en basstation BS2. Om belastningen pá radiokom- munikationssystemet är stor och avståndet mellan den första och den andra cellen är tillräckligt stort kan de båda radioförbin- delserna utnyttja samma kommunikationskanal, t. ex. samma radiofrekvenser eller tidsslitsar för samma radiofrekvens. Detta 10 15 20 25 30 35 4 förutsätter dock att de från basstationerna respektive mobilsta- tionerna utsända effekterna är tillräckligt låga för att interferens ej skall uppstå mellan cellerna. Effekterna får ej heller vara alltför låga, eftersom detta kan äventyra radioför- bindelsen mellan respektive mobil- och basstation.

Figurerna 3 och 4 visar utsänd respektive mottagen effekt såsom funktion av avståndet D mellan mobilstatíonen och basstationen, dels för den enligt ovan nämnda amerikanska patentskrift kända regleringsmetoden (streckade kurvor) och dels för förfarandet enligt föreliggande uppfinning (heldragna kurvor). I det följande antages att Pt (figur 3) är den av mobilstatíonen utsända effek- ten och att Pr (figur 4) är den av basstationen mottagna effek- ten. Detta antagande göres dock endast för underlättande av beskrivningen: Pt skulle lika gärna kunna representera den av basstationen utsända effekten och Pr skulle då representera den av mobilstatíonen mottagna effekten.

Såsom framgår av den streckade kurvan i figur 4 regleras den av mobilstatíonen utsända effekten Pt vid den kända metoden från basstationen på sådant sätt att den av basstationen mottagna effekten Pr hålles så konstant som möjligt oavsett var mobilsta- tíonen befinner sig i den aktuella cellen. Pr har alltså i detta fall väsentligen ingen variation eller dynamiken noll. En sådan reglering leder till att den från mobilstatíonen utsända effekten (i dBm) från en minimal uteffekt P0 kommer att variera linjärt med logaritmen av avståndet mellan mobilstatíonen och basstatio- nen upp till en maximal uteffekt P vid cellens ytterområden tmax i enlighet med den streckade kurvan i figur 3. Pt har alltså i detta fall dynamiken Ptmax-Po.

Vid små avstånd mellan mobilstatíonen och den egna basstationen leder denna regleringsmetod dock till en reducering av den av mobilstatíonen utsända effekten Pt även när effektnivån redan är så låg att risken för störning av fjärrbelägna basstationer i praktiken redan är försumbar. Anledningen till detta är att reg- leringsmetoden förutsätter att den mottagna effekten Pr även i detta område skall vara konstant. Den kända metoden leder därför 10 15 20 25 30 5 467 see till att den utsända signalen kommer att ha relativt stor dyna- mik, medan den mottagna signalen i huvudsak är konstant.

Föreliggande uppfinning baseras på insikten att ett bättre utnyttjande av radioförbindelsen kan erhållas genom en uppdelning av variationen (dynamiken) mellan den utsända signalen och den mottagna signalen. Ett exempel på reglering i enlighet med upp- finningen visas genom de heldragna kurvorna i figur 3 och 4.

Enligt uppfinningen regleras den utsända effekten Pt ej på basis av en av avståndet oberoende konstant mottagen effekt, utan i stället regleras den utsända effekten Pt till att följa en med avståndet mellan mobilstationen och basstationen monotont avta- gande funktion som från ett maximivärde P som gäller när ma ' mobilstationen befinner sig vid cellens yåtšromràden, t. ex. asymptotiskt närmar sig ett minimivärde Iæmin när avståndet gär mot noll. Dynamiken för Pt är i detta fall endast Eæmax-Ptmin. En sådan. reglering' ger den i figur' 4 heldragna kurvan för' den mottagna effekten Pr. Observera att den mottagna signalens effekt här hela tiden ökar från ett värde Prmin till ett värde Prmax när avståndet mellan mobilstationen och basstationen minskar inom cellen. Dynamiken för den mottagna signalen är i detta fall Prmax- Prmin. Genom denna uppdelning i variationen i radioförbindelsen, så att både den utsända och den mottagna signalen har varierande effekt inom cellen, förbättras förbindelsens C/I utan att risken för interferens med andra celler som utnyttjar samma radiokanal ökar.

Såsom exempel på en lämplig regleringskurva kan nämnas funktinen: Ptw) = min (P(D), P tmax) där funktionen P(D) är given av: P(D) = P + 10 log (D'“P + DL(“'“)P-D“P)1/P tmin I dessa formler betecknar: D avståndet mellan mobilstationen och basstationen; 10 15 20 25 30 Ch 7 :as 6 DL ett karakteristiskt avstånd som definierar läget av kurvans "knä“; p en parameter som styr hur mjuk övergången är mellan kurvans flackare och brantare del (stort p ger en skarp övergång); n,m ytterligare parametrar som styr kurvans form.

Exempel på värden för de olika parametrarna är: DL = 2000 m p = 3 m = 0 n = 2.8 Ptmax= 38 dBm Ptmin= 28 dBm I praktiken sker regleringen ej med hjälp av en kontinuerlig funktion, utan med hjälp av trappstegsfunktioner som approxime- rar den kontinuerliga funktionen. Det har visat sig att ett lämp- ligt antal nivåer för sådana trappstegsfunktioner kan vara om- kring 10 nivåer. En trappstegsfunktions värde för ett givet avstånd D kan då enkelt erhållas ur en tabell.

Fig. 5a och 5b illusterar en föredragen utföringsform av förfa- randet enligt föreliggande uppfinning. De i fig. Sa-b visade trappstegsfunktionerna a och b uppvisar för tydlighets skull endast ett fåtal nivåer. Fíg 5a visar en trappstegsfunktion a som approximerar den i fig 3 visade heldragna reglerkurvan och som är tillämplig när mobilstationen avlägsnar sig från bassta- tionen. Fig 5b visar på motsvarande sätt en trappstegsfunktion b som approximerar den i fig 3 visade heldragna reglerkurvan och som är tillämplig när mobilstationen närmar sig basstationen.

Den i fig. 5a visade trappstegsfunktionen a har ritats streckad i fig. 5b. Av fig. 5b framgår att funktionerna a och b har samma nivåer, men att trappstegen är inbördes förskjutna längs av- ståndsaxaln. "hystereseffekt", vilken kommer att beskrivas närmare nedan när regleringssättet Detta ger upphov till en viss i» 10 15 20 25 30 7 467 ass enligt den föredragna utföringsformen av uppfinningen har beskrivits.

Regleringen utförs pá följande sätt: Vid varje mättillfâlle jämförs det nyuppmätta avståndet med det tidigare avståndet.

Om det nya avståndet är större än det tidigare avståndet skall reglering ske enligt trappstegsfunktion a och hämtas därför det nya börvärdet för uteffekten Pt ur motsvarande tabell för funktion a.

Om det nya avståndet är mindre än det tidigare avståndet skall reglering ske enligt trappstegsfunktion b och hämtas därför det nya börvärdet för uteffekten Pt ur motsvarande tabell för funktion b.

Resultatet av' denna reglering' i enlighet. med den föredragna utföringsformen är att om mobilstationen råkar befinna sig i närheten av ett trappsteg och omväxlande överkrider respektive underskrider trappstegsavståndet, så .undviks ett hoppande börvärde. Detta beror på att en övergång från t. ex. ett avstånd som är större än trappstegsavståndet till ett avstånd som är mindre än detta också leder till ett byte av trappstegsfunktion från a till b. Den nya trappstegsfunktionen b har dock ett mindre trappstegsavstånd än den tidigare funktionen. Därför krävs en större avståndsminskning innan börvärdet sänks. Denna egenskap kan uppfattas som en "hystereseffekt".

Den ovan beskrivna regleringen sker på order från basstationen, och de erforderliga beräkningarna kan utföras i antingen bas- stationen eller dess kontrollerenhet eller till och med i den mobiltelefonväxel till vilken basstationen är ansluten.

I ovanstående beskrivning har regleringen beskrivits såsom funk- tion av avståndet mellan mobilstationen och basstationen i den aktuella cellen. Normalt är dock det exakta avståndet ej känt, '467 sas 10 15 20 25 8 varför i praktiken ett mått på eller en parameter som beror av detta avstånd utnyttjas. Exempel på ett sådant mått är: - Den mellan mobilstationen och basstationen uppkomna sträck- dämpningen. Eftersom basstationen via kontrollkanalen kontinu- erligt beordrar mobilstationen att sända med en viss effekt, kan denna beordrade effekt jämföras med den faktiskt mottagna effekten. Härur kan signalens dämpning utmed sträckan mellan mobilstationen och basstationen beräknas. Denna sträckdämpning utgör i sin tur ett ungefärligt mått på avståndet mellan de båda stationerna.

- Den mellan mobilstationen och basstationen uppkomna tidsför- dröjningen mellan utsänd och mottagen radiosignal. Efersom mobilstationen utsänder information vid bestämda, av bassta- tionen styrda tidpunkter, kan fördröjningen mellan dessa tid- punkter och de faktiska mottagningstidpunkterna utnyttjas för beräkning av ett ungefärligt mått på avståndet mellan mobil- stationen och basstationen.

Såsom nämnts ovan kan även uteffekten från basstationen regleras enligt de principer som angivits ovan. Dock behöver reglerings- kurvan Pt ej vara identisk med.motsvarande kurva för en mobilsta- tion. Exempelvis kan kurvan ha andra maximi- och minimivärden och/eller en annan "knäpunkt". Kurvans allmänna form är dock den- samma i båda fallen.

Fackmannen inser att olika förändringar och modifieringar av uppfinningen är möjliga utan att dessa faller utanför uppfin- ningens ram, vilken definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (9)

10 15 20 25 30 9 467 saa P A T E N T K R A V

1. Förfarande för att i ett cellindelat mobilradiosystem reglera uteffekten av från en sändare till en mottagare, som är belägen i samma cell som sändaren, utsända radiosignaler, k ä n n e - t e c k n a t av att sändarens uteffekt från en förutbestämd maximal uteffekt (Ptmax), sändaren och mottagaren är maximalt inom cellen, regleras att, som utsänds när avståndet mellan i beroende av en för avståndet mellan sändaren och mottagaren karakteristisk parameter, approximativt följa en med minskande avstånd monotont avtagande första funktion, som närmar sig en förutbestämd minimal uteffekt (Ptmüß när avståndet går mot noll, så att den av mottagaren mottagna effekten (Pr) av de utsända radiosignalerna härigenom från en minimal mottagen effekt (Prmin), som mottages när avståndet mellan sändaren och mottagaren är maximalt inom cellen, approximativt följer en med, minskande avstånd monotont växande andra funktion, som närmar sig en maxi- mal mottagen effekt (Prmax) när avståndet går mot noll.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att uteffekten av från en mobilstation (MS) i en cell till cellens basstation (BS) utsända radiosignaler regleras.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att uteffekten av från basstationen (BS) i en cell till en mobilsta- tion (MS) i samma cell utsända radiosignaler regleras.

4. Förfarande enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att regleringen sker på order från cellens basstation (BS).

5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t approximeras av två trappstegsfunktioner (a, b) med vardera ett av att den monotont avtagande första funktionen förutbestämt antal diskreta nivåer, av vilka den första (a) är tillämplig vid ökande avstånd och den andra är tilllämplig vid minskande avstånd.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att båda trappstegsfunktionerna (a, b) har samma nivåer men Övergångarna v 4 10 6 7 386 10 från en nivå till nästa placerade på olika avstånd i beroende av om mobilstationen rör sig mot eller bort från basstationen.

7. Förfarande enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t av att trappstegsfunktionerna har tio diskreta nivåer.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att den för avståndet karakteristiska parame- tern utgöres av den mellan sändaren och mottagaren uppkomna sträckdämpningen.

9. Förfarande enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k - n a t av att den för avståndet karakteristiska parametern utgöres av den mellan sändaren och mottagaren uppkomna tidsför- dröjningen för utsând och mottagen radiosignal. I)