SE513448C2

SE513448C2 - Device for radio-based communication system working with repeaters

Info

Publication number: SE513448C2
Application number: SE9403161A
Authority: SE
Inventors: Johan Wickman
Original assignee: Telia Ab
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 2000-09-18
Also published as: AU3580095A; SE9403161D0; EP0783805A1; WO1996009697A1; SE9403161L

Abstract

In a radio based communication system in the form of a mobile and/or stationary digital radio based radio system is used time shared channel access. Furthermore there is as an integral part one or more repeater functions or repeaters arranged between concerned base stations and the terminals or the mobile units. The mentioned repeaters are arranged to achieve macro diversity with the aim of reducing influence from fading and time dispersion.

Description

2 513 448 REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN IEKNIsKT PROBLEM Det föreligger behov av att kunna erbjuda makrodiversitet med repeterare där signaleringen mellan repeterarna sker på ett för upp- finningen unikt sätt. Uppfinningen avser att lösa bland annat detta problem. 2 513 448 DESCRIPTION OF THE INVENTION IEKNICAL PROBLEM There is a need to be able to offer macrodiversity with repeaters where the signaling between the repeaters takes place in a unique way for the invention. The invention intends to solve, among other things, this problem.

Det föreligger behov av att kunna integrera föreliggande funktion med i och för sig kända system, tex DECT-systemet. Uppfinníngen löser även detta problem.There is a need to be able to integrate the present function with systems known per se, eg the DECT system. The invention also solves this problem.

Repeterare som sådana kommer att få en mycket stor ekonomisk och funktionell potential för system som utnyttjar tidsdelad kanalaccess.Repeaters as such will have a very large economic and functional potential for systems that use time-shared channel access.

Det är väsentligt att förbättra funktion och ekonomi i dylika system.It is essential to improve the function and economy of such systems.

Uppfinningen avser att lösa även detta problem.The invention also intends to solve this problem.

I föreliggande fall kan det uppkomma behov av att uppfinningen skall kunna fungera utan digital kodning/avkodning. Uppfinningen avser att lösa även detta problem.In the present case, there may be a need for the invention to be able to function without digital coding / decoding. The invention also intends to solve this problem.

LösNINGEN Det som huvudsakligen kan anses vara kännetecknande för den nya anordningen är att repeterarna eller repeterarfunktionerna i systemet är anordnade för att åstadkomma makrodiversitet och därigenom minska inverkan från fädning och tidsdispersion.THE SOLUTION What can mainly be considered to be characteristic of the new device is that the repeaters or repeater functions in the system are arranged to achieve macrodiversity and thereby reduce the effect of fading and time dispersion.

Utföringsformer av de för uppfinningstanken bärande idéerna framgår av efterföljande underkrav. i s 513 448 FÖRDELAR Genom uppfinningen uppnås större fördelar med repeterare i radio- baserade kommunikationssystem där repeterarna som sådana är av mycket stor betydelse för systemets ekonomi och funktionalitet.Embodiments of the ideas underlying the inventive concept appear from the following subclaims. i s 513 448 ADVANTAGES The invention achieves greater advantages with repeaters in radio-based communication systems where the repeaters as such are of great importance for the system's economy and functionality.

Repeterartillämpníngen kan därvid utnyttjas vid radiobaserade lokal- nätsapplikationer som innefattar områdesbegränsad mobil access.The repeater application can then be used in radio-based local area network applications that include area-limited mobile access.

Applikationen innebär att den avslutande trådförbindelsen till abon- nenten ersätts eller kompletteras med yttäckande radio. Abonnenten erbjuds terminalmobilitet inom ett eller flera begränsade områden. I denna applikation kan genom användningen av repeterare antalet basenheter med en faktor 10-100, innebärande att bland annat tråd- anslutning av basenheterna kan minskas dramatiskt. Den potentiella betydelsen av repeterare för DECT bekräftas av kraftigt accelererande intresse inom området. Repeterare kan således användas för att skapa radiotäckning även vid hög signaldämpning relativt systemets dyna- mik. Genom utnyttjandet av uppfinningen erhåller repeterarfunktion- erna än högre fördelar i radiobaserade kommunikationssystem än vad som varit möjligt tidigare. Genom uppfinningen kan även förbättrade funktioner erhållas vad gäller repeteringsprinciper. Repeterarna kan därvid i sin tur lösa yttäckningsproblem för nya kraftfulla lokalnäts- applikationer som t ex områdesbegränsad mobil access.The application means that the terminating wire connection to the subscriber is replaced or supplemented with a surface-covering radio. The subscriber is offered terminal mobility within one or more limited areas. In this application, the use of repeaters can reduce the number of base units by a factor of 10-100, which means that, among other things, wire connection of the base units can be dramatically reduced. The potential importance of repeaters for DECT is confirmed by strongly accelerating interest in the field. Repeaters can thus be used to create radio coverage even at high signal attenuation relative to the system dynamics. By utilizing the invention, the repeater functions obtain even higher advantages in radio-based communication systems than has been possible before. Through the invention, improved functions can also be obtained in terms of repetition principles. The repeaters can in turn solve surface coverage problems for new powerful local network applications such as area-limited mobile access.

FIGURFÖRTECKNING En för närvarande föreslagenutföringsform av en anordning som uppvisar de för uppfinningen signifikativa kännetecknen skall beskrivas i nedanstående med samtidig hänvisning till bifogade ritningar, där at* of s figur 1 i principschemaform visar exempel på användning av DECT med repeterare för lokalnätsersättning med områdesbegränsad mobilitet, 4 513 448 figur 2 visar exempel på två intilliggande repeterare med överlappande täckningsområde, och figur 3 i schemaform visar makrodiversitet.LIST OF FIGURES A presently proposed embodiment of a device having the features significant to the invention will be described in the following with simultaneous reference to the accompanying drawings, in which: 513 448 Figure 2 shows examples of two adjacent repeaters with overlapping coverage area, and Figure 3 in schematic form shows macrodiversity.

DETALJERAD UrFömNGsroRM Repeterare kan således användas för att skapa radiotäckning även vid hög signaldämpning relativt systemets dynamik. Uppfinningen med- för emellertid att repeterare även kan användas för att skapa makro- diversitet och därigenom minska inverkan av fädning och tids- dispersion, för mobila och fasta digitala radiosystem med tidsdelad kanalaccess.DETAILED PERFORMANCE ROOM Repeaters can thus be used to create radio coverage even at high signal attenuation relative to the system dynamics. However, the invention means that repeaters can also be used to create macro-diversity and thereby reduce the effect of fading and time dispersion, for mobile and fixed digital radio systems with time-shared channel access.

Fädning utgörs av variationer av signalstyrkan i tiden eller rummet på grund av interferens mellan olika utbredningsvägar samt (varierande) skuggning. De olika utbredningsvägarna har olika löptid, vilket or- sakar tidsdispersion. Hög tidsdispersion medför risk för intersymbol interferens, såvida inte motmedel tillgrips (kanalutjämnare, riktan- tenn, antenndiversitet, multibärvågsmodulation, etc.) Tidsdispersion- en är ofta väl korrelerad med fädningen.Fading consists of variations in the signal strength in time or space due to interference between different propagation paths and (varying) shading. The different distribution paths have different maturities, which causes time dispersion. High time dispersion entails a risk of intersymbol interference, unless countermeasures are used (channel equalizer, directional antenna, antenna diversity, multi-carrier modulation, etc.) The time dispersion is often well correlated with the fading.

Makrodiversitet innebär att inverkan av både kort (snabb) och lång (långsam) fädning minskas genom att den bästa av två separerade an- tenner väljs kontinuerligt. På så sätt kan erforderlig fädningsmarginal minskas avsevärt (ofta mer än 10 dB). Det kan vara intressant att göra en jämförelse med mikrodiversitet, en teknik som förväntas användas allmänt för DECT. Mikrodiversitet medför dock att enbart den korta fädningen kan minskas, således inte den långa fädningen som även kallas skugg-fädning. Dessutom måste mikrodiversitetsantennerna vara kraftigt separerade i många utomhustillämpningar. Något som kan medföra fördyrade installationer. 5 513 448 Minskad fädningsmarginal innebär att systemet kan erbjuda yttäckning med högre transmissionskvalitet och kapacitet till lägre kostnad. Min- skad inverkan av tidsdispersion innebär förbättrad transmissions- kvalitet i miljöer med omfattande flervägsutbredning.Macrodiversity means that the impact of both short (fast) and long (slow) fading is reduced by continuously selecting the best of two separated antennas. In this way, the required fading margin can be significantly reduced (often more than 10 dB). It may be interesting to make a comparison with microdiversity, a technology that is expected to be widely used for DECT. However, microdiversity means that only the short fading can be reduced, thus not the long fading which is also called shadow fading. In addition, microdiversity antennas must be highly separated in many outdoor applications. Something that can lead to more expensive installations. 5,513,448 Reduced fading margin means that the system can offer surface coverage with higher transmission quality and capacity at a lower cost. Reduced impact of time dispersion means improved transmission quality in environments with extensive multipath distribution.

I det följande används följande förkortningar: REP betecknar repeterare i trådlöst system med tidsdelad kanal- access.In the following, the following abbreviations are used: REP denotes repeaters in wireless systems with time-shared channel access.

PP betecknar mobil eller (stationär användarenhet (portable part i DECT-standarden), i trådlöst system med tidsdelad kanalaccess.PP denotes mobile or (stationary user unit (portable part in the DECT standard), in wireless systems with time-shared channel access.

BAS betecknar basstation, (radio fixed part i DECT-standarden), i trådlöst system med tidsdelad kanalaccess.BAS denotes base station, (radio fixed part in the DECT standard), in wireless systems with time-shared channel access.

Följande särdrag kan urskíljas vid uppfinningen: Intilliggande REP med helt eller delvis gemensamt täckningsområde mäter signalstyrka i upplänk från en och samma PP.The following features can be distinguished in the invention: Adjacent REP with fully or partially common coverage area measures signal strength in uplink from one and the same PP.

Repetering till BAS sker av den REP som uppmätt starkast PP-signal.Repetition to BAS takes place by the REP that measured the strongest PP signal.

Men för sådan REP som kangutföra bitfelskontroll på mottagen PP- signal, så kan även bitfelsnivårl utgöra underlag för val av REP.But for such REPs that can perform bit error checking on the received PP signal, bit error level can also form the basis for selection of REP.

Vilken REP som uppmätt starkast signalnivå (eller lägst bitfelsnivå) bestäms vid jämförelse, genom att intilliggande REP kommunicerar inbördes, tex via trådlös kommunikation (radio, IR, etc) eller genom trådförbindelse. Uppfinningen omfattar ett nytt enkelt protokoll för sådan jämförelsekommunikation (obs; protokollet kan även användas för att representera bitfelsnivå): Iämförelsekommunikationen kan ske genom att uppmätt signal- nivå representeras i form av ett meddelande, där meddelande- längden motsvarar signalnivân. 6 513 448 Meddelandet skall vara tillräckligt långt för att möjliggöra erfor- derlig upplösning, tillräckligt kort för att man skall hinna jämföra innan repetering måste ske samt tillräckligt kort för att tillräckligt många PP skall kunna hanteras av REP. Vidare får inte upplös- ningen i meddelandet vara så hög, så att den ringa tidsdispersion som kan uppkomma mellan intilliggande PP vid trådlös kom- munikation, hotar korrekt tolkning av meddelandet.Which REP measured the strongest signal level (or lowest bit error level) is determined by comparison, by the adjacent REP communicating with each other, eg via wireless communication (radio, IR, etc) or by wire connection. The invention comprises a new simple protocol for such comparison communication (note; the protocol can also be used to represent bit error level): The comparison communication can take place by representing measured signal level in the form of a message, where the message length corresponds to the signal level. 6 513 448 The message must be long enough to enable the required resolution, short enough to have time to compare before repetition must take place and short enough for sufficient PP to be handled by REP. Furthermore, the resolution of the message must not be so high, so that the small time dispersion that may arise between adjacent PP during wireless communication threatens correct interpretation of the message.

För exempelvis DECT så kan man göra följande antaganden om kommunikation sker via radio inom eller intill DECT-bandet: Tidsdispersion och tidsfördröjning mellan REP beror bland annat på avståndet. För områdesbegränsad mobil access är förmodligen avståndet max. 200 m mellan intilliggande REP.For DECT, for example, you can make the following assumptions if communication takes place via radio within or next to the DECT band: Time dispersion and time delay between REPs depend, among other things, on the distance. For area-limited mobile access, the distance is probably max. 200 m between adjacent REP.

Detta möjliggör en maximal upplösning om ca 1 us. Om vi väljer att representera signalstyrkan med 20 olika intervall, så innebär detta att meddelandelängden blir 20 us. Vidare behövs sammanlagt ca 10 us för till- och frånslagning av meddelandet, vilket sammanlagt ger 30 us. Detta kan jämföras med längden på en tidsram 10 ms, tidslucka 420 us samt guard-period mellan tidsluckor 56 us. Tekniken kan således användas för mycket snabb repetering inom en tidsram eller to m mellan konsekutiva tidsluckor.This allows a maximum resolution of about 1 us. If we choose to represent the signal strength at 20 different intervals, this means that the message length will be 20 us. Furthermore, a total of about 10 us is needed for switching the message on and off, which gives a total of 30 us. This can be compared with the length of a time frame 10 ms, time slot 420 us and guard period between time slots 56 us. The technique can thus be used for very fast repetition within a time frame or even between consecutive time slots.

Vid en för bägge REP känd tidpunkt/ kanal i förhållande till PP- kanal sänds signalstyrkemeddelandet. Meddelandet kan tex sändas i guard-period omedelbart efter den PP-tidslucka som REP mottagit.At a time / channel known for both REPs in relation to the PP channel, the signal strength message is sent. The message can, for example, be sent in guard period immediately after the PP time slot that REP has received.

REP börjar lyssna så snart den inte längre sänder meddelandet.REP starts listening as soon as it no longer sends the message.

Den REP som slutade först kommer höra den andra REP. Detta innebär att den REP med lägst mottagen PP-signalstyrka blir utslagen och skall således inte repetera till basstation. Den REP 7 513 448 som inte hör något signalstyrkemeddelande skall däremot repetera till basstation.The REP who finished first will hear the second REP. This means that the REP with the lowest received PP signal strength is switched off and thus does not have to repeat to base station. The REP 7 513 448 which does not hear a signal strength message, on the other hand, must repeat to the base station.

Det finns en risk för att båda REP har uppmätt samma signalstyr- ka. Risken ökar dessutom om endast ett fåtal diskreta signal- styrkeintervall representerar signalstyrkan. För att undvika dub- belsändning kan en slumpmässig eller repeterarunik (behöver endast vara unik inom ett begränsat område) sekvens tilläggas signalstyrkemeddelandet. Den som först hör den andres sändning "förlorar" kampen om portabeln.There is a risk that both REPs have measured the same signal strength. The risk also increases if only a few discrete signal strength intervals represent the signal strength. To avoid double transmission, a random or repeater unique (need only be unique within a limited range) sequence may be added to the signal strength message. The one who first hears the other's broadcast "loses" the battle for the portable.

Eftersom signalstyrkemeddelandet sänds vid en tidpunkt/kanal med en känd relation till portabelns kanal, så finns det ingen risk att olika PP-signalstyrkor förväxlas vid jämförelsen.Since the signal strength message is transmitted at a time / channel with a known relation to the portable channel, there is no risk that different PP signal strengths are confused in the comparison.

Repetering av trafik från BAS till PP sker av den repeterare som ut- förde senaste upplänksrepetering från den aktuella portabeln, om inte annat meddelas.Repetition of traffic from BAS to PP is done by the repeater who performed the most recent uplink repetition from the current portable, unless otherwise announced.

Vad gäller figuren 3 kan hänvisas till följande sekvensbeskrivning: Sekvens: Beskrivning: I: REPla och REP1b mottar signal från PP.Regarding Figure 3, reference can be made to the following sequence description: Sequence: Description: I: REP1a and REP1b receive signal from PP.

II: REPIa och REP lb jämför mottagen signalstyrka.II: REPIa and REP lb compare received signal strength.

IH: REP med max PP-signal repeterar till BAS.IH: REP with max PP signal repeats to BAS.

IV: REP med max PP-signal repeterar från BAS till PP.IV: REP with max PP signal repeats from BAS to PP.

Signaleringsförfarandet för wkommunikationen mellan repeterare enligt ovan är tidigare ej förut känt.The signaling method for the communication between repeaters as above is not previously known.

Uppfinningen är inte begränsad till den i ovan så som exempel visade utföringsformen utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinningstanke.The invention is not limited to the embodiment shown above as an example, but can be subjected to modifications within the scope of the appended claims and inventive concept.

Claims

lO 15 20 25 30 35 40 513 448 PATmêiKRAv

Device for radio-based communication system in the form of mobile and / or fixed digital radio-based radio system which operates with time-shared channel access and comprises repeater / repeater functions arranged between base stations and terminals / mobile units, characterized in that the repeaters / repeater functions are arranged to achieve macrodiversity and thereby reduce the impact of fading and time dispersion, whereby the macrodiversity means that the impact of both short / fast and long / slow fading is reducible by continuously selecting the best of two separated antennas, and that adjacent repeater / repeater functions with completely or partially common or common coverage areas measure signal strength in uplink from one and the same mobile or stationary user unit, where repetition to the respective base station takes place by the repeater or repeater function that measures or has measured the strongest user unit signal, and that in repeater or repeater function that is capable of performing bit error checking on a signal received from the respective user unit, the bit error level forms the basis for selecting the repeater or repeater function, where the repeater or repeater function that measured strongest signal level and / or lowest bit error level is determinable in a comparison function. pull adjacent repeater or repeater functions are communicable with each other, e.g. via wireless communication (radio, IR etc) or via wired connection.

Device according to claim 1, characterized in that comparison means for selecting repeater or repeater function as measured strongest signal level and / or lowest bit error level operate with a protocol for comparison communication.

Device according to claim 2, characterized in that the comparison means operate with comparison communication which allows the measured signal level to be represented in the form of a message, where the message length preferably corresponds to the signal level.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that said message has a length which enables the required resolution and is sufficiently short to enable comparison before repetition takes place and is also sufficiently short to many user devices should be able to be handled by the repeater or the repeater function.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the resolution of the message is so high that the small time dispersion that may arise between adjacent user units in wireless communication does not correctly interpret the message.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of two repeaters or repeater functions involved, a current signal strength message is transmitted at a known time or in a known channel in relation to the user channel.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the respective message is sent during the guard period immediately after the user unit time slot received by the repeater.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the repeater or repeater function starts listening as soon as it no longer transmits the message, the repeater that first stopped hearing the other repeater meaning that the repeater with the lowest received user unit signal strength is turned off and not performs repetition function to the affected base station, and the repeater of the repeater involved which does not hear a single strength message, on the other hand, shall repeat to said base station,

Device according to one of the preceding claims, characterized in that when measuring the same signal strength, a random or repeater-unique sequence is added to the signal strength message, the repeater first hearing the transmission of the other repeater losing the battle for the user unit / portable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the signal strength message is transmitted at a time / channel with a known relation to the channel of the user unit / portable in order to eliminate risks that different user unit signal strengths are confused during the comparison. 513 448

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that repetition of traffic from the affected base station to the affected user unit / portable is performed by the repeater who performed the last uplink repetition from the current user unit / portable, if no other message is deleted in the system.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the radio system consists of a system for wireless corporate exchanges and / or systems operating with public access, e.g. The DECT system.