SE513454C2 - Förfarande och anordning för radiokommunikation med frekvensdiversitet - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 fr" ' 40 513 454 2 SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning anger ett förfarande och en anordning för signalbehandling som säkerställer önskad kvalitet i överföringen förutsatt att bandbredder av stor- leksordningen GHz är tillgängliga.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller således ett förfarande för radiokommunikation mellan sändare och mot- tagare, vilka sändare och mottagare är rörliga eller fasta.

Enligt uppfinningen används en nominell bärfrekvens i GHz- omràdet tillsammans med minst en diversitetfrekvens, varvid signalerna kombineras för att undvika fädningsminima i den totala utbredningskurvan.

Uppfinningen avser även en anordning för utförande av förfarandet. Övriga utföringsformer av uppfinningen är mera detalje- rat angivna i átföljande patentkrav.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hän- visning till àtföljande ritningar, i vilka: figur 1 visar en simulerad utbredningskurva för två- stràlemodellen för fyra olika kanaler i ett idealt fall; figur 2 visar verkan av frekvensdiversitet när signa- lerna kombineras för 4,3 och 2 kanaler; figur 3 är en figur liknande figur 1 simulerad för en utbredningsmiljö svarande mot ett flygfält; figur 4 är en figur liknande figur 2 för situationen i figur 3; figur 5 är en figur liknande figur 1 vid simulering av en utbredningsmiljö motsvarande en biltunnel; och figur 6 är en figur liknande figur 2 för situationen i figur 5.

DETALJERAD BESKRIVNING Av EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Föreliggande uppfinning avser ett radiokommunikations- system för överföring av data mellan bilar och/eller fasta enheter vid vägkanten. Det är alltså fråga om smá kommunika- tionsavstànd, t ex mindre än 200 m, och làga antennhöjder, vanligtvis drygt 1,5 m. Ett problem vid sådana låga antenn- höjder är markreflexen som är nästan lika stark som direkt- 10 15 20 25 30 35 513 454 3 vågen. För att upplösa den lilla tidsskillnaden som uppkommer erfordras bärvàgsfrekvenser av storleksordningen 10-talet GHz och uppåt. Principiellt kan en signal med bandbredden B ut- formas sà att gångvägsskillnader ungefär lika med 1/B upp- löses. En stor bandbredd är också användbar för att kunna överföra stora informationsmängder.

Mycket bredbandiga signalers egenskaper kan tillgodo- göras med frekvensdiversitet. Signalenergin behöver i detta fall inte uppta hela bandet utan innehàlls i ett mindre antal koncentrationer av spektral täthet som dock tillsammans skall ha en tillräcklig spektral utsträckning.

I det följande beskrivs signalbehandling för att àstad- komma frekvensdiversitet i ett radiokommunikationssystem där information överförs mellan fordon med ett inbördes avstånd D. Avståndet D förutsätts vara stort i förhållande till for- donens antennhöjder här benämnda hl och hg.

Gångvägsskillnaden A mellan direktvág och reflekterad våg, uttryckt i antalet våglängder ges approximativt av: A = znlhz/ (DM Utbredningskurvan för en tvàstràlemodell med två nästan lika starka vågkomponenter och frekvenser 60 GHz visas i figur 1. Med antennhöjderna lika med 1,65 m erhålls A lika med 5,5, 167 och 145 m. Eftersom skillnaderna i utbredningsväg utgör halva våg- 6,5 och 7,5 för respektive avstånd 200, längden representerar avstànden minima i utbredningskurvan.

Metoden för dimensionering av diversitetsfrekvenser är följande: g Utgå från önskad räckvidd definierad på lämpligt sätt, i vårt fall 200 m och en nominell bärvàgsfrekvens, i vårt fall 60 GHz, samt beräkna med en ideal tvàstràlemodell var minima i utbredningskurvan finns med början vid räckviddsgränsen och för avtagande D. Frekvenserna för diversitetskanalerna fås genom att se till att diversitetskanalerna i tur och ordning får ett maxima i utbredningskurvan vid de olika successivt mindre avstånd som vid nominell frekvens ger minima. Detta] àstadkommes för tre diversitetsfrekvenser med följande ekvationer: 10 15 20 25 30 2h1h2/(zoolo) 2h1h2/(levlo) zhlhz/(145Å0) 513 454 2n1h2/(2oox3> - 0,5 zhlhg/(167k2> - 0,5 2h1h2/<145k1) - 0,5 samt sambanden: f0 = C/Ä0 f3 = C/Ä3 f2 = C/X2 fl = C/Äl där c är ljushastigheten fo = är nominella frekvensen fa, fg och fl är diversitetsfrekvenser.

För angivna antennhöjder samt en nominell frekvens av 60 GHz fás: fo f3 = f2 = f1= 60 GHz 65,52 " 64,56 " 63,96 " För att àstadkomma denna diversitet erfordras sålunda ett frekvensband med bredden 5,52 GHz, men eftersom varje kanal i sig är smalbandig så finns det gott om frekvens- utrymme kvar.

Figurerna 1, 3 och 5 visar simulerade utbredningskurvor för förutom ideala tvàstràlefallet också tvà typer av mera realistisk vágutbredning. Figurerna 2, 4 och 6 visar resul- tatet av frekvensdiversitet för respektive typ av vágutbred¥ ning när signalerna kombineras så att endast den diversitets- kanal användes som för tillfället har maximal effekt, s k m" I 513 454 5 omkopplingsdiversitet. Andra kombineringsmetoder är också möjliga i enlighet med känd diversitetsteknik.

Claims (2)

1. 0 15 20 25 30 35 där diversitetskanalerna 513 454 PATE§TKRAV l. Förfarande vid radiokommunikation mellan sändare och mottagare, vilka sändare och mottagare är rörliga eller fasta, varvid en nominell bärvågsfrekvens väljs till åtminstone 10-talet GHz, företrädesvis 60 GHz eller högre, nominella används samt, att den bärvågsfrekvensen tillsammans med minst en av diversitetsfrekvenserna, varvid signalerna kombineras för att undvika fädingminima i den totala utbredningskurvan, k ä n n e t e c k n a d av att succesiva minima i utbredningskurvan för den nominella räknade förutbestämd räckviddsgräns i riktning mot sändaren, svarar mot maxima bärvågsfrekvensen, från en i respektive utbredningskurvor för diversitetsfrekvenserna, och att diversitetsfrekvenserna väljes så att frekvensband med ca l/10-del av den nominella bärvågsfrekvensen erhålles.

2. Anordning för radiokommunikation mellan sändare och mottagare vilka sändare är rörliga eller fasta, med nyttjande av en nominell bärvågsfrekvens i 10-GHz-området, företrädesvis 60 GHz eller högre och minst en diversitetsfrekvens, varvid mottagarna har förmäga att kombinera signalerna för att undvika fädingminima i den totala utbredningskurvan k ä n n e t e k c k n a d av att diversitetsfrekvenserna väljes så att frekvensband med ca bredden 1/10-del av den nominella frekvensen erhållesj väljs med hjälp av ekvationssystemet: 20h10h2/(ln0Ã0)=2°hl 0h2/(l,,0Ä,,)-l/2 där hl och, h, är antennhöjderna hos respektive sändar/ mottagaranläggning L är avståndet till respektive minima i utbredningskurvan för den nominella frekvensen Än är den nominella våglängden Än är respektive diversitetskanals våglängd varvid n minima överbryggas.