SE504992C2 - Radiostation utnyttjande rymddiversitet och polarisationsdiversitet - Google Patents

Description

åso4 992 10 15 20 25 30 35 2 genom olika polarisation fading ej uppträder samtidigt i respektive matare eller antenn.

Antennerna är kopplade till en gemensam enhet som uppvisar organ för att välja den för tillfället starkaste signalen eller kombinera signalerna för att få bästa möjliga signal/brusförhållande. Det finns ett flertal välkända algoritmer för att välja/kombinera signalerna t.ex. MRC.

Diversitetsvinsten, d.v.s. känsligheten hos mottagaren, ökar med antalet oberoende kanaler, varför det finns en önskan att placera ut ett stort antal antenner. En nackdel med hittills kända lösningar är att de är utrymmeskrävande och kostnadskrävande. Vid.rymddiversitet behöver'antennerna nämligen vara placerade ett visst minsta antal våglängder från varandra. Även vid polarisationsdiversitet tas utökat utrymme i anspråk. Eftersom enheterna ofta installeras på högt belägna och därmed svåråtkomliga platser är installationskosntnaden en mycket stor del av den totala anläggningskostnaden och står i proportion till antalet erforderliga enheter.

Samtidigt som stora problem på grund av flervägsutbredning kan uppstå i tätbebyggda områden, finns det av såväl ekonomiska som estetiska skäl en strävan att minimera antalet antenner och radioenheter.

REDoGöRELsE FÖR UPPF1NN1NG1-:N= Ändamålet med föreliggande uppfinning är att framtaga en olägenheterna med radiostation med vilken flervägsutbredning motverkas, samtidigt som antalet antenn/radioenheter begränsas.

Nämnda ändamål uppnås medelst en radiostation enligt föreliggande uppfinning, vars kännetecken 'framgår av efterföljande patentkrav 1. 10 15 20 25 30 35 504 992 3 Genom att man kombinerar såväl rymddiversitet som polarisationsdiversitet kan en påtaglig diversitetsvinst uppnås redan med två antenner, som kan byggas ut parvis i moduler tillsammans med ytterligare antenn/radioenheter.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 schematiskt visar ett exempel på en basstation, som är uppbyggd av ett antal enheter enligt uppfinningen, fig. 2 och fig. 3 visar ett exempel på den mekaniska uppbyggnaden av en i basstationen ingående enhet, fig. 4 och 5 visar ett exempel på ett stativ för montering av enheten på ett underlag, fig. 6 visar exempel på monteringssättet vid montering av enheterna, medan fig. 7 visar en alternativ montering av enheterna.

FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRiaER= Fig. 1 visar schematiskt uppbyggnaden av en basstation eller cellulär trådlöst radiokommunikationssystem för kommunikation till respektive frånnwbilatelekommunikationsenheter,s.k.mobiltelefoner. station ingående i ett Basstationen kommunicerar även med det fasta trådbundna telekommunikationsnätet och utgör länken mellan ett mobiltelefonsystem och det fasta telefonsystemet.

Basstationen är uppbyggd av ett antal enheter l-4, som i det visade exemplet är fyra till antalet men kan variera från ett till ett flertal enheter beroende på det aktuella behovet. Samtidigt som det föreligger ett önskemål att den 504 992 10 15 20 25 30 35 4 cellulära stationen skall vara så utrymmesbesparande som möjligt föreligger det således ett önskemål att möjliggöra en utbyggnad av basstationen allt efter det lokala behovet.

Styrkan hos den inkommande radiosignalen kan vara mycket varierande från en punkt i rymden till en annan punkt beroende på de lokala förhållandena och med resulterande flervägsutbredning. Genom att bygga upp enheterna i separata moduler kan en basstation byggas ut modulärt, varvid erforderlig känslighet kan uppnås genom komplettering med ett önskat antal enheter. Varje enhet l-4 består av åtminstone en antenn, i det visade exemplet två antenner 5, 6 medan åtminstone en av enheterna uppvisar en mottargarenhet 7 och en sändarenhet 8. Om varje enhet är försedd med en sändarenhet uppnås att man i motsvarande grad bygger upp sändareffekten vid utbyggnad av känsligheten. I nwttagarenheten 7 ingår organ för diversitetsmottagning, dvs för att med en i och för sig känd beräkningsmetod, i form av t.ex. en programvara för styrning av en mikroprocessor, välja eller kombinera insignal från respektive antenn 5, 6 för att välja den för tillfället starkaste signalen eller för att kombinera de båda signalerna för att få bästa signal/brusförhållande. För detta ändamål är enheterna 1-4 fysiskt placerade med ett inbördes avstånd. Genom detta fysiska inbördes avstånd mellan enheterna kan utnyttjas s.k. rymddiversitet. Enligt uppfinningen är de båda antennerna 5, 6 inrättade att även. mottaga inkommande signal med såväl horisontell som vertikal polarisation.

Detta sker antingen genom att varje antenn 5, 6 är försedd med matare för såväl horisontell som vertikal polarisation eller att respektive antenn är försedd med matare för möjliga horisontell polarisation eller för vertikal polarisation.

Därvid kan var och en av enheterna 2, 3, 4 vara försedd med en enda antenn för polarisationsdiversitet som ger rymddiversitet med antenner i övriga enheter. På detta sätt föreliggande uppfinning såväl kombineras enligt 10 15 20 25 30 35 504 992 5 rymddiversitet som polarisationsdiversitet, varigenom med bibehållande av ett minimalt antal antenner en avsevärd känslighetsökning kan uppnås. Därvid skall tillses att enheterna 1-4 är placerade på ett minsta inbördes avstånd till den enhet, med vilken rymddiversitet skall skapas, vilket avstånd exempelvis kan vara 2 Å, där Å är våglängden hos den utstrålade signalen. Avståndet är dock beroende av flera olika faktorer, såsom omgivande miljö och kan därför variera.

Vidare är varje mottagarenhet 7, 9, 10, ll, försedd med N stycken ingångar a-g avsedda för anslutning till var och en av motsvarande ingångar i varje ytterligare mottagarenhet, som skall anslutas till den första enheten för utbyggnad av basstationen. Därvid är nämnda organ för diversitetsmottagning, som kan utnyttja en i och för sig känd diversitetsalgoritm, förberedd att ta emot N stycken anslutningar för N stycken ytterligare enheter 2, 3, 4, som kan anslutas till den första enheten JU I princip kan samtliga enheter vara identiska för att möjliggöra en rationell modulär utbyggnad av en basstation, men i och för sig kan exempelvis de kompletterande enheterna eller vissa av dem vara försedda med sändarenheter, 12, 13, 14 med högre effekt för att därigenom tillgodose flexibilitet i utbyggnadsbehovet, eller sakna sändarenheter exempelvis där endast ökning av mottagarkänsligheten är av intresse.

Alternativt kan utbyggnadsenheterna bestå av enbart antenner som är anslutna till var sin av ingångarna a-g i grundenheten 1.

Enheterna kan kombineras på olika sätt, exempelvis kan samtliga utbyggnadsenheter 2, 3, 4, anslutas till den första enheten l, varvid enheten 2 med sin ingång a anslutes till ingången a till den första enheten, den tredje enheten 3 med sin ingång b anslutes till ingången b på den första enheten etc. I var och en av enheterna ingår i 504 992 10 15 20 25 30 35 6 således antenner med polarisationsdiversitet och skapar rymddiversitet med någon av de övriga enheterna.

Fig. 2 och 3 visar ett exempel på den mekaniska uppbyggnaden av en radioenhet 1. Varje radioenhet l är exempelvis uppbyggd såsom en relativt platt, stående kropp med ett hölje 15, vars ena sida 16 och eventuellt även motsatta sida 17 är utförd i ett material, t.ex. lämpligt plastmaterial, som genomsläpper radiovågor av den aktuella typen. På detta sätt kan de båda antennerna 5, 6 i varje enhet 1 placeras inuti höljet, som därigenom skyddar hela enheten mekaniskt och miljömässigt från yttre påverkan.

Höljet 15 är försett med fästorgan 18, 19, vilka i det visade exemplet är placerade upptill respektive nedtill för att möljiggöra en enkel och snabb montering vid en fästkonsol 20, som med ett exempel visas i fig. 4 och 5.

Fästkonsolen 20 är i det visade exemplet utförd såsom en U- formig bygel med en nedre övre och en övre skänkel 21, 22 med fästorgan 23, 24 som är utformade för ingrepp med fästorganen 18, 19, på enheten l. Exempelvis är de övre fästorganen på enheten l utformade son: en eller flera klykor för att omgripa en profil på fästkonsolens övre skänkel 22. På motsvarande sätt kan utsprång 19 nedtill på radioenheten ingripa med en ränna som bildar det nedre fästorganet på fästkonsolen 20. Fästkonsolen 20 är i sin tur försedd med fästorgan 25, 26 i form av t.ex. skruvar, förda genom hål i konsolen för fastskruvning vid ett underlag, exempelvis en stolpe eller vägg.

Fig. 6 visar en modifierad fästkonsol 27, som bygger på samma fästprincip som konsolen enligt fig. 4 och möjliggör montering helt utan verktyg, vilket åskådliggöres i figuren. Enheten 1 monteras enkelt genom att dess övre fästorgan 18 inskjutes nerifrån i den övre skänkelns 22 fästorgan 24, varefter enheten nedsänkes uppifrån med sina nedre fästorgan 19 så att de vilar i rännan 23 i skänkeln 10 15 20 25 30 35 504 992 i 7 21. Fästkonsolen enligt fig. 5 är inrättad för fastsättning av minst två enheter 1, 2 men om skänklarna göres längre kan ett större antal fastsättas. Alternativt kan ett flertal skänklar fastsättas i rad eller på annat sätt i ett förutbestämt mönster.

Fig. 7 visar ytterligare en alternativ fastsättningsanord- ning för fastsättning av ett antal enheter 1, 2, 3 vid ett underlag, som i det visade exemplet utgöres av en stolpe 28. I detta utförande är konsolernas skänklar 29 T-formiga, varigenom radioenheterna kan hållas på distans från underlaget och vändas utåt från detta. Samma konsol kan även användas för plana underlag, varvid radioenheterna kan placeras på rad.

Gemensamt för samtliga monteringsalternativ är att fästanordningarna för enheterna möjliggör ett förutbestämt och noggrant val av positionen hos varje enhet, dels relativt omgivningen som sådan och dels sinsemellan så att antennerna i enheterna erhåller en lämpligt vald position relativt övriga enheter. Härigenom underlättas utbyggnaden utan behov av noggranna avståndsmätningar för varje utbyggnadsfall och sparas utrymme genom att varje enhet är utrustad för dubbel diversitetsmottagning tillsamamns med åtminstone en ytterligare enhet, dvs såväl rymddiversitet som polarisationsdiversitet, varigenom även uppnås estetiska vinster. Genom att färre enheter krävs för en viss känslighetsnivå, behöver husfasader o.dyl. nämligen ej belamras.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexempel, utan.kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis kan fler än två antenner utnyttjas för varje enhet. Varje enhet kan även innehålla mer än en mottagarenhet. Även om det ej är nödvändigt, kan med fördel antennerna i de olika enheterna Q 504 992 8 vara identiska med avseende på sitt antenndiagram, dvs riktningsberoende känslighet.

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 504 992 PATENTKRAV:

1. Radiostation, utgörande en basstation till ett telekommunikationssystem för trådlös telekommunikation till/från mobila radioenheter, varvid i radiostationen ingår en sändarenhet (8), en mottagarenhet (7, 9, ll), ett antal antenner (5, 6) och organ för diversitetsmottagning, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att stationen är utbyggbar med ett antal enheter (2-4), som var och en innefattar åtminstone en antenn (5, 6) och som är inrättade att placeras på ett förutbestämt avstånd från en eller flera antenner i övriga enheter och att den eller de i varje enhet ingående antennerna är inrättade för mottagning med rymddiversitet i samverkan med åtminstone en antenn i någon av övriga enheter och att nämnda antenn eller antenner inom varje enhet är inrättade för mottagning av signaler med olika polarisationsriktningar för uppnående av polarisationsdiversitet och att nämnda organ för diversitetsmottagning är inrättade att skapa en optimal insignal till mottagarenheten genom utvärdering av insignaler från nämnda antenner, vilka insignaler härrör dels från nämnda mottagning från antennerna med olika placering i rymden och dels från nämnda mottagning med olika polarisationsriktningar.

2. Stationär radioenhet enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda basstation utgöres av åtminstone en första enhet (l) med en eller fler antenner (5, 6), sändarenhet (8) och mottagarenhet (7) och en eller flera separata enheter med en eller flera antenner varvid nämnda organ för diversitetsmottagning uppvisar ett 10 504 992 10 antal N ingångar (a-g) för anslutning mellan nämnda första enhet (1) och övriga enheter (2-4).

3. Stationär radioenhet enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att varje enhet uppvisar en fästanordning (20), som är inrättad att tillförsäkra en förutbestämd placering av varje enhet relativt övriga enheter vad beträffar såväl inbördes avstånd som riktning.

4. Stationär radioenhet enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att samtliga antenner (5, 6) har inbördes lika antennkaraktäristik.