SE514245C2

SE514245C2 - Synchronization of virtual base stations on a DECT system

Info

Publication number: SE514245C2
Application number: SE9500365A
Authority: SE
Inventors: Peter Olanders
Original assignee: Telia Ab
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 2001-01-29
Also published as: SE9500365D0; WO1996024228A1; SE9500365L

Abstract

In a DECT-system is included a central base station and a number of virtual base stations. An existing distribution network, for instance cable- or communal antenna network, is utilized by the DECT-system, and this operates with synchronization function for synchronization of respective virtual base station with the central base station, which synchronization function is referrable to the amplifiers of the virtual base stations, at which the carrier of the DECT-system is used as norm for achieving the synchronization.

Description

40 r 514 245 2 arbetsfrekvensen för den trådlösa telefonin transformeras till en frekvens som lämpar sig bättre för överföring pà koaxialkabeln med tanke på exempelvis dämpning och frekvens- utrymme. Systemet är tänkt att utnyttja trådlös telefoni enligt standarden CT2. 40 r 514 245 2 the operating frequency of the cordless telephony is transformed into a frequency that is better suited for transmission on the coaxial cable with regard to, for example, attenuation and frequency space. The system is intended to use wireless telephony according to the CT2 standard.

Genom den amerikanska patentskriften US 5 124 980 är det känt att etablera telekommunikation över ett befintligt kabel-TV-nät. Enligt dokumentet kan báde koaxialkabel- och fiberoptiksystem utnyttjas. Detta dokument avser tràdbuden telefoni. i U IEKNl§KA_BBQâLEM Det föreligger rent allmänt behov av att kunna utnyttja de inledningsvis angivna principerna i anslutning till DECT- system i flerfamiljsomràden där bristande radiotäckning kan vara ett problem. Det finns flera olika slag och typer av hinder för radiovágsutbredningen, varvid kan nämnas väggar, osv. DECT är lágeffektsystem med topp- mW ERP med en bandbredd av 2 Mﬂz, var- att nå ut till alla bostäder inom byggnader, växtlighet, effekt av maximalt 250 för det kan vara svårt flerfamiljsomràde. Med flerfamiljsomràde avses här bl.a. flerfamiljshus och sammanhängande villaomráden. Detta kräver normalt en förtätning av basstationer, eller repeterare, vilket tekniskt komplicerar systemet och även fördyrar ny- etablering. Uppfinningen avser att lösa bland annat detta problem.U.S. Pat. No. 5,124,980 discloses establishing telecommunications over an existing cable television network. According to the document, both coaxial cable and fiber optic systems can be used. This document refers to wired telephony. i U IEKNl§KA_BBQâLEM There is a general need to be able to utilize the principles stated in connection with DECT systems in multi-family areas where lack of radio coverage can be a problem. There are several different types and types of obstacles for the spread of radio waves, including walls, etc. DECT is a low-power system with peak mW ERP with a bandwidth of 2 M ﬂ z, where- to reach all homes within buildings, vegetation, power of a maximum of 250 because it can be difficult multi-family area. By multi-family area is meant here i.a. multi-family houses and contiguous residential areas. This normally requires a densification of base stations, or repeaters, which technically complicates the system and also makes new establishment more expensive. The invention intends to solve, among other things, this problem.

Vid användning av virtuella DECT-basstationer är det väsentligt att kunna synkronisera de virtuella basstationerna med den centrala basstationen, vilket normalt utgöres av en reell basstation. Föreliggande uppfinning tar fasta pà bl.a. utnyttjandet av enkla, dubbelriktade förstärkare vid varje koaxialkabeluttag. Då DECT är ett TDMA/TDD-system är syn- kroniseringen av de efterföljande förstärkarna, som utgör de virtuella DECT-basstationerna, av stor vikt. Undermálig syn- kronisering sänker kvaliteten avsevärt och kan t.ex. minska radioräckvidden dramatiskt. Ramlängden som kan utgöras av tiden för l2+l2 tidsluckor är 10 ms, vilket t.ex. medför att användardata blir 32 kbit/s (ADPCM). Hänvisande till detta 40 514 245 3 faktum är det väsentligt att den synkronisering som nöd- vändigtvis krävs av de förstärkare som är huvudbeståndsdelen i de virtuella DECT-basstationerna utföres väl fungerande.When using virtual DECT base stations, it is essential to be able to synchronize the virtual base stations with the central base station, which is normally a real base station. The present invention addresses e.g. the use of single, bidirectional amplifiers at each coaxial cable outlet. As DECT is a TDMA / TDD system, the synchronization of the subsequent amplifiers, which constitute the virtual DECT base stations, is of great importance. Substandard synchronization significantly reduces quality and can e.g. reduce the radio range dramatically. The frame length that can be made up of the time for l2 + l2 time slots is 10 ms, which e.g. causes user data to be 32 kbit / s (ADPCM). Referring to this fact, it is essential that the synchronization required by the amplifiers which are the main component of the virtual DECT base stations be performed well.

Dessa förstärkare måste vara synkroniserade med DECT-syste- mets ramstruktur så att nedlänken passerar och förstärks i en riktning under de första 5 ms, och motsvarande för upplänken under de följande 5 ms av en ram. Problemet ligger således i att synkronisera respektive virtuella basstation med den cen- trala stationen, framförallt föreligger problem med att före- slå hur den nödvändiga synkroniseringsinformationen skall förmedlas till de virtuella basstationerna. Idén med ut- nyttjandet av virtuella basstationer syftar till att kunna använda enklare utrustning än fullständig DECT-utrustning, t.ex. repeterare, medför att även synkroniseringsfunktionen mäste vara tekniskt enkel och ekonomiskt fördelaktig och ändå fungera tillförlitligt. Uppfinningen avser att lösa även detta problemkomplex.These amplifiers must be synchronized with the frame structure of the DECT system so that the downlink passes and is amplified in one direction during the first 5 ms, and correspondingly for the uplink during the following 5 ms of a frame. The problem thus lies in synchronizing the respective virtual base station with the central station, above all there are problems in proposing how the necessary synchronization information is to be conveyed to the virtual base stations. The idea of using virtual base stations aims to be able to use simpler equipment than complete DECT equipment, e.g. repeater, means that even the synchronization function must be technically simple and economically advantageous and still work reliably. The invention also intends to solve this problem complex.

LQSNINQEN Den nya anordningen enligt föreliggande uppfinning anses vara karaktäriserad av att för ernàende av synkroniseringen används DECT-systemets bärvàg som normal.LQSNINQEN The new device according to the present invention is considered to be characterized in that for the purpose of synchronization the carrier weight of the DECT system is used as normal.

I en utföringsform av föreliggande uppfinning är av- vikelsen hos synkroniseringen högst av storleksordningen i 0,01 ms eller i 0,1 Hz/0,1 % i det fall hälften av synkroni- seringsfrekvensen används. I en ytterligare utföringsform offras luckorna 0 och 12 i såväl nedlänk som upplänk från kapacitetssynpunkt i DECT-systemet. Detta medför att det blir möjligt med avvikelser i synkroniseringspulsen med 3 0,2 ms/ 1 2 Hz om upp till en halv tidslucka offras för synkronise- ringen. Detta ger ett noggrannhetskrav på synkroniserings- funktionen mellan 0,1 % och ca 2 %.In one embodiment of the present invention, the deviation of the synchronization is at most of the order of 0.01 ms or 0.1 Hz / 0.1% in the case where half of the synchronization frequency is used. In a further embodiment, slots 0 and 12 are sacrificed in both downlink and uplink from a capacity point of view in the DECT system. This means that deviations in the synchronization pulse of 3 0.2 ms / 1 2 Hz are possible if up to half a time slot is sacrificed for the synchronization. This gives an accuracy requirement for the synchronization function between 0.1% and about 2%.

U Genom det i ovanstående angivna kan även DECT-systemet utföras för att samverka med spridningsnät i form av kabel- TV-nät eller centralantennät. Härvid kan DECT-systemet kopp- las in på en central punkt eller nod i ett kabel-TV- eller centralantennät för att erhàlla vid täckning i ett fler- familjsomráde där hyreshus, villor, etc. ingår. Antennuttagen 40 514 245 4 i varje lägenhet/villa kommer på så vis att kunna fungera som en virtuell bas i DECT-systemet genom att en antenn anslutes till koaxialkabeln i bostaden. Genom att utnyttja ifråga- varande spridningsnät blir det tekniskt enklare och ekono- miskt fördelaktigare att utnyttja ett dylikt spridningsnät jämfört med förfaranden att förtäta basstationerna eller in- stallera repeterare. Ingen framträdande sänkning av total- kapaciteten uppkommer i systemet, vilket oundvikligen skulle föreligga i fallet då repeterare användes. Uppfinningen blir speciellt applicerbar då DECT-utrustning används via koaxial- kabelnät.U Through the above, the DECT system can also be designed to cooperate with distribution networks in the form of cable TV networks or central antenna networks. In this case, the DECT system can be connected to a central point or node in a cable TV or central antenna network in order to obtain coverage in a multi-family area where apartment buildings, villas, etc. are included. The antenna sockets 40 514 245 4 in each apartment / villa will thus be able to function as a virtual base in the DECT system by connecting an antenna to the coaxial cable in the home. By utilizing the distribution network in question, it becomes technically simpler and more economically advantageous to utilize such a distribution network compared with procedures for densifying the base stations or installing repeaters. No significant reduction in total capacity occurs in the system, which would inevitably occur in the case where repeaters are used. The invention becomes particularly applicable when DECT equipment is used via coaxial cable networks.

EIQQBBESKBIININQ En för närvarande föreslagen utföringsform av en an- ordning som uppvisar de för uppfinningen signifikativa känne- tecknen skall beskrivas i nedanstående under samtidig hänvis- ning till bifogade ritningar, där Fig. 1 i vertikalsnitt visar installation i ett fler- familjshus, fig. 2 visar uppbyggnaden av ramstrukturen i DECT-syste- och fig. 3 i principschemaform visar ett känt DECT-system. met, DEIALQEBAQ_HIEÖBlN§§EQBM Uppfinningen baseras pà att befintligt kabel- eller centralantennät används som spridningsnät, tillsammans med nödvändig utrustning för att förstärka och förmedla DECT- signaleringen. Två lösningar presenteras för detta; en "central" lösning och en distribuerad lösning.EIQQBBESKBIININQ 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 Fig. 1 shows in vertical section installation in a multi-family house, Fig. 2 shows the construction of the frame structure in DECT system and Fig. 3 in principle diagram form shows a known DECT system. The invention is based on the existing cable or central antenna network being used as a distribution network, together with the necessary equipment for amplifying and transmitting the DECT signaling. Two solutions are presented for this; a "central" solution and a distributed solution.

Centralantennät (denna beteckning används här också för kabel-TV-nät) är ofta uppbyggda som ett stjärnnät, med flera anslutningar på varje arm. Näten används för överföring av TV-signaler, oftast inom frekvensområdet 50-1000 MHz. Som medium används övervägande koaxialkabel, vilken mycket väl kan användas för överföring på 2 GHz (DECT:s arbetsfrekvens), om dock med något högre dämpning än vid TV-frekvenserna.Central antenna networks (this term is also used here for cable TV networks) are often constructed as a star network, with several connections on each arm. The networks are used for the transmission of TV signals, usually in the frequency range 50-1000 MHz. The medium used is predominantly coaxial cable, which can very well be used for transmission at 2 GHz (DECT operating frequency), albeit with slightly higher attenuation than at the TV frequencies.

Centralantennuttagen, se fig. 1, i bostäderna innehåller oftast någon form av högpassfilter för den del av signalen som ligger ovanför rundradiobandet (88-108 MHz), samt någon form av dämpare/riktkopplare för att förhindra påverkan pá 40 514 245. nätet från enskilda TV-apparater. Dessa filter, dämpare och riktkopplare kan kopplas förbi för den utrustning som skall förmedla DECT-signalering.The central antenna sockets, see fig. 1, in the dwellings usually contain some form of high-pass filter for the part of the signal that lies above the broadcast band (88-108 MHz), as well as some form of attenuator / directional coupler to prevent impact on 40 514 245. the network from individuals TV sets. These filters, attenuators and directional switches can be bypassed for the equipment that is to transmit DECT signaling.

I ett flerfamiljsområde kan en DECT-basstation placeras i en nod N för centralantennätet, sådana noder finns oftast en i varje flerfamiljshus eller en i varje villakvarter.In a multi-family area, a DECT base station can be placed in a node N of the central antenna network, such nodes are usually located one in each multi-family house or one in each residential area.

DECT-basstationen kan förses med det antal radioenheter som behövs för att ge tillräckligt hög kapacitet i området. En DECT-basstation kan byggas ut till en maximal kapacitet om 120 Erlang (detta kräver 10 radioenheter). Den dynamiska kanallokeringen, beskriven i DECT-standarden, tar hand om och fördelar kanaler till varje användare. Ett på detta sätt upp- byggt system kommer fortfarande att ge den koncentratoreffekt som vanligtvis erhålles via eterburen radio. Föreliggande utföringsform medför således inga inskränkningar av detta slag.The DECT base station can be equipped with the number of radio units needed to provide sufficiently high capacity in the area. A DECT base station can be expanded to a maximum capacity of 120 Erlang (this requires 10 radio units). The dynamic channel allocation, described in the DECT standard, takes care of and distributes channels to each user. A system constructed in this way will still provide the concentrator power usually obtained via ether-borne radio. The present embodiment thus entails no restrictions of this kind.

DECT:s mycket höga kapacitet (10 OO0 Erlang/kmz/våning) möjliggör det arrangemang som beskrivs här, utan att några kapacitetsproblem behöver uppstå.DECT's very high capacity (10 OO0 Erlang / kmz / floor) enables the arrangement described here, without the need for any capacity problems.

Detta arrangemang kan sägas skapa en virtuell DECT-bas- station vid varje centralantennuttag, så att en användare kan få tillgång till alla de (tekniska) faciliteter och tjänster som DECT-standarden innehåller, och dela basstationens kapa- citet med andra användare som om alla användare befunne sig i omedelbar närhet av den reella basstationen.This arrangement can be said to create a virtual DECT base station at each central antenna socket, so that a user can access all the (technical) facilities and services that the DECT standard contains, and share the base station's capacity with other users as if all users were in the immediate vicinity of the real base station.

Genom detta arrangemang skapas ett antal pseudoceller (1-2 i varje bostad), och genom DECT:s funktionalitet er- hålles utan nâgra problem handover mellan dessa pseudoceller (i realiteten intracell handover).Through this arrangement, a number of pseudocells are created (1-2 in each home), and through DECT's functionality, handover between these pseudocells (in effect intracell handover) is obtained without any problems.

I bägge fallen krävs en antenn för DECT som anslutes till centralantennuttaget i bostaden.In both cases, an antenna is required for DECT which is connected to the central antenna socket in the home.

De båda utföringsformerna kompletterar varandra, vilket som väljes vid en eventuell installation beror på kabel-TV- nätets arkitektur och kvalitet.The two embodiments complement each other, which is chosen in a possible installation depends on the architecture and quality of the cable TV network.

Formellt sett finns inte basstationer i DECT-stan- dardaren, där finns i stället "portable parts" och "fixed parts".Formally, there are no base stations in the DECT standard, there are instead "portable parts" and "fixed parts".

Enligt DECT-standarden får inte uteffekten vara högre än 250mW, vilket mätes vid "antennutgángen" pà DECT-utrust- ningen. 40 514 245 6 Vid centralt arrangemang behöver DECT-signalerna för- stärkas upp något för att kompensera de förluster som här- stammar från centralantennätet. I detta förslag sker det med en centralt belägen enhet (förstärkare) direkt sammankopplad med DECT-basstationen (som en booster), vilken anslutes till N i figuren.According to the DECT standard, the output power must not be higher than 250mW, which is measured at the "antenna output" on the DECT equipment. 40 514 245 6 For central arrangement, the DECT signals need to be amplified slightly to compensate for the losses arising from the central antenna network. In this proposal, this is done with a centrally located unit (amplifier) directly connected to the DECT base station (as a booster), which is connected to N in the figure.

Förstärkaren måste vara dubbelriktad (både upp- och nedlänk). För att inte orsaka oönskad resonans föreses för- stärkaren med signalering till DECT-basstationen så att en- heterna är synkroniserade.The amplifier must be bidirectional (both uplink and downlink). In order not to cause unwanted resonance, the amplifier is provided with signaling to the DECT base station so that the units are synchronized.

För det fall att TV-nätet inte är balanserat så att nätets armar inte alla har samma dämpning (beroende på olika längd eller olika antal anslutna uttag) kan separata för- stärkare användas. En möjlighet är att fördela DECT:s frek- vensband på de olika armarna (B) genom att begränsa för- stärkarna till en eller ett fåtal av DECT:s bärfrekvenser. I annat fall skall förstärkaren ha DECT:s fulla bandbredd (1880-1900 MHz).In the event that the TV network is not balanced so that the network arms do not all have the same attenuation (depending on different lengths or different numbers of connected sockets), separate amplifiers can be used. One possibility is to distribute DECT's frequency bands on the different arms (B) by limiting the amplifiers to one or a few of DECT's carrier frequencies. Otherwise, the amplifier must have the full bandwidth of DECT (1880-1900 MHz).

Fördelarna med denna uppbyggnad blir: enkelt att för- stärka alla DECT-kanaler, enkelt att reglera utnivàn, t.o.m. per tidslucka, samt billig då endast en förstärkare (per radio eller bärare) behövs.The advantages of this structure will be: easy to amplify all DECT channels, easy to regulate the output level, t.o.m. per time slot, and cheap as only one amplifier (per radio or carrier) is needed.

Vid decentraliserat arrangemang kopplas enkla tvàvägs- förstärkare till centralantennuttagen U i bostäderna, och till noden N anslutes en konventionell DECT-basstation. Styr- information om skifte mellan upp- och nedlänk kan sändas på koaxialkabeln pà lågfrekvens, likaså kan förstärkarna erhålla drivspänning via koaxialkabeln.In the case of a decentralized arrangement, simple two-way amplifiers are connected to the central antenna sockets U in the dwellings, and a conventional DECT base station is connected to the node N. Control information about switching between uplink and downlink can be transmitted on the coaxial cable at low frequency, and the amplifiers can also receive driving voltage via the coaxial cable.

Fördelarna med denna utföringsform är att nivån för varje förstärkare kan ställas individuellt, och att mottagna signaler (nedlänk) förstärks så tidigt att de inte kan drunkna i bruset.The advantages of this embodiment are that the level of each amplifier can be set individually, and that received signals (downlink) are amplified so early that they cannot drown in the noise.

Dessa enheter blir då DECT-basstationer, som kan typ- godkännas enligt DECT-standarden, och därmed behöver inga regulatoriska problem uppstå.These units then become DECT base stations, which can be type-approved according to the DECT standard, and thus no regulatory problems need arise.

Fig. 2 visar den i och för sig kända uppbyggnaden av DECT-systemets TDMA/TDD-struktur. Genom att strukturen är känd skall den inte närmare beskrivas här. Se dock dis- kussionen under "Tekniska problem" ovan.Fig. 2 shows the per se known structure of the DECT system TDMA / TDD structure. Because the structure is known, it will not be described in more detail here. However, see the discussion under "Technical problems" above.

I fig. 3 visas en central basstation i ett känt DECT-Fig. 3 shows a central base station in a known DECT

Claims

10 15 20 25 30 35 40 514 245 7 system with 1 and virtual bases with 2, 2 ', 2 ". The ring unit as above is shown with 1a. The connection with the parent station in the DECT system is symbolized by 4. In the present invention the DECT carrier is used as Synchronization Normal The deviation of the synchronization should be a maximum of 1 0.01 ms, or 1 0.1 Hz (0.1%) if slightly less than half of the synchronization sequence is allowed to be used (see Fig. 2). in fact, it should be possible to have significantly more generous dimensions since door 0 and door 12 (downlink and uplink according to Fig. 2) can be sacrificed without further ado, which would reduce the capacity by only about 10%. amount to 1 0.2 ms or 1 2 Hz, if up to about half a time slot is sacrificed for synchronization, so that the accuracy requirements of the synchronization pulse can be said to be between 0.1% and 2%. (The upper limit with some reservation, since such an arrangement may, for example, come a tt require additional equipment). DECT's operating frequency is 1880-2000 MHz, which can be said to be 1900 MHz 1 0.5%. It is thus possible to use DECT's carrier frequency as a generator for the synchronization in VB. 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. PATENT REQUIREMENTS

Device in DECT systems which have a central base station (1) and a number of virtual base stations (2, 2 ', 2 ") and where an existing network, such as a cable or central antenna network, is included in the spreading function within the system and where the system operates with a synchronization function for synchronizing the respective virtual base station with the central base station, which synchronization function is attributable to the amplifiers of the virtual base stations, characterized in that for carrying the synchronization the DECT system carrier is used as normal.

Device according to claim 1, characterized in that deviations of the synchronization are at most of the order of 1 0.01 ms or 1 0.1 Hz (0.1%) in the case where half of the synchronization frequency is used.

Device according to claim 1, characterized in that the slots 0 and 12 in both downlink and uplink are sacrificed from a capacity point of view in the system, which means that deviations in the synchronization pulse up to 1 0.2 ms / 1 2 Hz are possible if up to about half a time slot is sacrificed for the synchronization, which gives an accuracy requirement for the synchronization function between 0.1% and about 2%.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that said amplifier obtains synchronization with the frame structure of the DECT system so that the downlink passes and is amplified in one direction during the first 5 ms, and the same takes place for uplink during the following 5 ms. of a frame.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the respective virtual base station is connected to a central point / node in the distribution network.