SE516298C2

SE516298C2 - Procedure and arrangement for lobby tea in a telecommunication system

Info

Publication number: SE516298C2
Application number: SE9800372A
Authority: SE
Inventors: Henrik Andersson; Jens Malmgren
Original assignee: Radio Design Innovation Tj Ab
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 2001-12-17
Also published as: CN1279846A; SE9800372L; WO1999021292A3; AU9659298A; SE9800372D0; EA200000435A1; WO1999021292A2

Abstract

The invention relates to a method for lobe shifting in a telecommunication system and an arrangement in a lobe forming network, wherein a fine tuning device is arranged to achieve interpolation between fixed lobes (LF1-LFn) to create an interpolated lobe with an arbitrary direction between the fixed lobes. The fine tuning device according to the invention supports interference cancellation.

Description

25 30 35 516 298 2 Många mobilterrninaler kan därigenom använda samma lober. Emellertid måste antalet lober vara lågt eftersom skälet för att införa fasta lober (n i figur 2) är att minska mängden hårdvara. Detta medför naturligtvis en prestandaförsämring jämfört med ovannämnda ﬂexibla lobforrnningssystem, det vill säga lobema kan endast riktas i fasta bestämda riktningar såsom framgår ur ﬁgur 3. F örsämringen kan begränsas om ett mycket högt antal fasta lober bildas. Såsom nämnts tidigare måste emellertid antalet fasta lober vara lågt för att minska mängden hårdvara. Many mobile terminals can thereby use the same lobes. However, the number of lobes must be low because the reason for introducing fixed lobes (n in Figure 2) is to reduce the amount of hardware. This of course leads to a deterioration in performance compared with the above-mentioned ibable lobe formation systems, i.e. the lobes can only be directed in fixed specific directions as shown in Figure 3. The deterioration can be limited if a very high number of fixed lobes are formed. However, as mentioned earlier, the number of solid lobes must be low to reduce the amount of hardware.

Interferensutsläckningen genom nollstyrning i strålningsmönstret är inte möjligt med systemet i figur 2, vilket resulterar i en prestandaförsämring jämfört med systemet i figur l. Abrupt lobbyte kan interferera med sändningen. Behovet av återsynkronisering efter ett lobbyte på grund av fasstörning är möjligt.Interference extinction by zero control in the radiation pattern is not possible with the system in Figure 2, which results in a performance degradation compared to the system in Figure 1. Abrupt lobbyte can interfere with the transmission. The need for resynchronization after a lobby tea due to phase disturbance is possible.

För att sammanfatta situationen har det ﬂexibla lobfommingssystemet höga lobriktningsprestanda men är dyrt och använder avancerade algoritmer och det fasta lobforniningsnätet är billigt, använder enkla algoritmer men har låga lobriktningsprestanda. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undvika nackdelarna med de ovan diskuterade systemen , det vill säga att skapa ett system som är billigt, använder enkla algoritmer, har höga lobriktningsprestanda och stöder interferensutsläckning.To summarize the situation, the ﬂ exile lobe formation system has high lobe performance but is expensive and uses advanced algorithms and the fixed lobe network is inexpensive, uses simple algorithms but has low lobe performance. The object of the present invention is to avoid the disadvantages of the systems discussed above, i.e. to create a system which is inexpensive, uses simple algorithms, has high lobe direction performance and supports interference extinction.

Sammanfattning av uppfinningen Ovanstående ändamål uppnås med hjälp av ett förfarande för lobbyte i ett telekommunikationssystem och ett arrangemang i ett lobforrniiingsnät såsom definieras i patentkrav l respektive 7.SUMMARY OF THE INVENTION The above objects are achieved by means of a method for lobbying in a telecommunication system and an arrangement in a lobbying network as defined in claims 1 and 7, respectively.

Förfarandet och arrangemanget i enlighet med föreliggande uppfinning har många fördelar jämfört med de ovan diskuterade systemen. Dessa fördelar är till exempel: - enkel och billig lösning; - enkla algoritmer kan användas (mycket enklare än för det ﬂexibla lobsystemet); - spåming av mobilterrninalen med användning av ﬁnavstämda fasta lober; - inget abrupt lobbyte och inget behov av återsynkronisering efter lobbyte; - höga prestanda (lika med den ﬂexibla loblösningen); - interferensutsläckning möjlig (ej möjlig i ett vanligt fastlobsystem); - ingen övergångszon med lägre förstärkning mellan lobema eftersom lobema kan riktas i godtycklig riktning; - fullt styrbara lober i alla riktningar; 10 15 20 25 30 35 516 298 3 - avsevärt minskad hårdvara jämfört med ﬂexibelt lobsystem; - antalet lober kan minskas jämfört med det fasta lobforrrmingsnätet.The method and arrangement in accordance with the present invention has many advantages over the systems discussed above. These advantages are, for example: simple and cheap solution; - simple algorithms can be used (much simpler than for the ﬂexable lobe system); - tracking of the mobile terminal using ﬁ hub-tuned fixed lobes; - no abrupt lobbyte and no need for re-synchronization after lobbyte; - high performance (equal to the ibable lobe solution); - interference extinction possible (not possible in a normal fixed lobe system); no transition zone with lower reinforcement between the lobes as the lobes can be directed in any direction; - fully steerable lobes in all directions; 10 15 20 25 30 35 516 298 3 - significantly reduced hardware compared to ﬂ visible lobe system; the number of lobes can be reduced compared to the fixed lobe formation network.

Andra kännetecken hos uppfinningen är angivna i de beroende patentkraven.Other features of the invention are set out in the dependent claims.

Kortfattad beskrivning av ritningarna En detaljerad beskrivning av uppfinningen kommer nu att ges med hänvisning till följande ritningar, i vilka; ﬁgur 1 är ett schema över det ﬂexibla lobformningssystemet; figur 2 är ett blockschema över en fast lobformningsenhet; ﬁgur 3 beskriver lobriktningar för den fasta lobformningsenheten i ﬁgur 2; ﬁgur 4 är ett blockschema över det skarvfria lobformningsnätet i enlighet med föreliggande uppﬁnning; ﬁgur 5 beskriver interpolation mellan fasta lober i enlighet med föreliggande uppfinning; ﬁgur 6 beskriver utsläckning av en sidlob i enlighet med föreliggande uppfinning; ﬁgur 7 är en implementering på komponentnivå av blockschemat i fi gur 4; ﬁgur 8 är en I-Q-vektormodulator.Brief Description of the Drawings A detailed description of the invention will now be given with reference to the following drawings, in which; Figure 1 is a diagram of the visible lobe forming system; Figure 2 is a block diagram of a fixed lobe forming unit; Figure 3 describes lobe directions for the fixed lobe forming unit in Figure 2; Figure 4 is a block diagram of the splice-free lobe forming network in accordance with the present invention; Figure 5 describes interpolation between solid lobes in accordance with the present invention; Figure 6 describes quenching of a side lobe in accordance with the present invention; Figure 7 is a component-level implementation of the block diagram in Figure 4; Figure 8 is an I-Q vector modulator.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning Uppﬁnningen är baserad på det fasta lobforrrmingssystemet, vilket system använder grov riktning av loben genom det fasta lobformningsnätet. Emellertid ligger uppfinningen i signaldelaren och finavstämningsanordningen såsom framgår ur ﬁgur 4. Gruppantennen har företrädesvis åtta antennelement, vars ﬁmktion förklaras i den ovannämnda ansökan under behandling, Antennsystem. De streckade delarna är multipla, det vill säga deras antal bestäms av antalet sändare/mottagare.Detailed Description of Preferred Embodiments of the Present Invention The invention is based on the fixed lobe forming system, which system uses coarse direction of the lobe through the fixed lobe forming network. However, the invention lies in the signal divider and the fine tuning device as shown in Figure 4. The group antenna preferably has eight antenna elements, the function of which is explained in the above-mentioned application under consideration, Antenna system. The dashed parts are multiple, ie their number is determined by the number of transmitters / receivers.

Den grova delen i ﬁgur 4 består av lobformningsenheter, vilka alstrar lober i fasta riktningar. Dessa lobforinande enheter har åtta fasta komplexa viktkoefﬁcienter (amplitud- och fasvikter), vilka koefﬁcienter multipliceras med en signal på dess väg till (eller dess väg från) vardera av antennelementen. De komplexa viktkoefﬁcienterna är valda så att de multiplicerade si gnalema från/till antennelementen samverkar med hög förstärkning i en fast riktning, det vill säga fast huvudlob (LFl, ﬁgur 6) och interfererar med låg förstärkning i alla andra riktningar (SLl, sidolober, figur 6). Uppﬁnningens kärna ligger i ﬁnavstämningsanordningen som använder ett valfritt antal (LF1-LFN) fasta lober samtidigt. Detta resulterar i en interpolering mellan de fasta lobema LF1-LFN.The coarse part of Figure 4 consists of lobe-forming units, which generate lobes in fixed directions. These lobe units have eight fixed complex weight coefficients (amplitude and phase weights), which coefficients are multiplied by a signal on its way to (or its way from) each of the antenna elements. The complex weight coefficients are chosen so that the multiplied signals from / to the antenna elements interact with high gain in a fixed direction, i.e. fixed main lobe (LF1, 6 gur 6) and interfere with low gain in all other directions (SL1, side lobes, figure 6). The core of the invention lies in the hub tuning device which uses a number of fixed lobes (LF1-LFN) simultaneously. This results in an interpolation between the solid lobes LF1-LFN.

Detta medför att det inte finns något behov av återsynkronisering efter lobbyte och inget abrupt lobbyte inträffar. Sålunda möjliggör uppfinningen spåming av 10 15 20 25 30 35 516 298 4 mobilterminaler genom att använda finavstärnda fasta lober. Uppﬁnningen används både i upplänk och nedlänk. I upplänken används en kombinerare och i nedlänken används en delare. Implementeringen kan naturligtvis skilja sig men den uppﬁnningsmässi ga principen är samma.This means that there is no need for resynchronization after the lobby and no abrupt lobby occurs. Thus, the invention enables the tracking of mobile terminals by using finely tuned fixed lobes. The uplink is used in both uplink and downlink. In the uplink a combiner is used and in the downlink a divider is used. The implementation can of course differ, but the inventive principle is the same.

Signaldelaren i ﬁgur 4 delar effekten från TRX mellan ingångama till ﬁnavstämningsanordningen. Normalt uppdelas effekten lika mellan ingångama till ﬁnavstämningsanordningen. Det bör inses att när TRX arbetar med mottagning används en kombinerare for att kombinera si gnaleffekten från utgångarna från ﬁnavstämningsanordningen.The signal divider in Figure 4 divides the power from the TRX between the inputs to the hub tuner. Normally, the power is divided equally between the inputs of the hub tuner. It should be understood that when TRX is working with reception, a combiner is used to combine the signal power from the outputs of the hub tuner.

Finavstämningsanordningen i ﬁgur 4 innefattar modulatorer. Syftet med dessa modulatorer är att modulera fasen och amplituden hos signalen. En foredragen modulator är till exempel I-Q-vektormodulatorn såsom framgår ur ﬁgur 8. I-Q-vektormodulatorn är en unik kombination av aktiva och passiva anordningar som i teorin är idealt lämpad for samtidig styrning av amplitud och fas.The fine tuning device in Figure 4 includes modulators. The purpose of these modulators is to modulate the phase and amplitude of the signal. A preferred modulator is, for example, the I-Q vector modulator as shown in Figure 8. The I-Q vector modulator is a unique combination of active and passive devices which in theory is ideally suited for simultaneous control of amplitude and phase.

Modulatorerna l-n används for att åstadkomma lobinterpolation och interferensutsläckning av sidolober. Istället för modulatorer kan PIN-dioddämpare användas for lobinterpolation. Emellertid kan PIN-dioddämparna inte åstadkomma interferensutsläckning.Modulators 1-n are used to effect lobe interpolation and interference quenching of side lobes. Instead of modulators, PIN diode attenuators can be used for lobe interpolation. However, the PIN diode attenuators cannot cause interference cancellation.

Låt oss anta att vi vill skapa en lob (LF interpolation) mellan de fasta loberna LFl och LF2if1gur 5.Let us assume that we want to create a lobe (LF interpolation) between the fixed lobes LF1 and LF2if1gur 5.

Signalen från delaren i figur 4 delas i n lika stora signaler, vilka levereras i fas till modulatorema l-n i ﬁnavstämningsanordningen. För att skapa lobinterpolation mellan LFl och LF2 inställes dämpningen av modulator l/PIN- dioddämpare l och modulator 2/PIN-dioddämpare 2 till ett minimalt värde, varefter lobema LF1 och LF2 adderas for att skapa interpolationsloben (LF interpolation) såsom framgår ur ﬁgur 5. I det här fallet ställes dämpningen i de andra modulatorerna 3-n/PIN-dioddämparna 3-n) till ett maximalt värde. För att åstadkomma en godtycklig lobinterpolation mellan två olika lober (LFl-LFn), amplitudmoduleras således signalerna i modulatorerna/PIN-dioddämpama l-n och de fasta loberna LF l-LFn förknippade med de amplitudmodulerade signalerna adderas for att skapa lobinterpolationen (LF interpolation). Denna övergång mellan fasta lober och interpolerade lober kallas for skarvfritt lobbyte.The signal from the divider in Figure 4 is divided into n equal signals, which are delivered in phase to the modulators 1-n in the hub tuning device. To create lobe interpolation between LF1 and LF2, the attenuation of modulator l / PIN diode attenuator 1 and modulator 2 / PIN diode attenuator 2 is set to a minimum value, after which lobes LF1 and LF2 are added to create the interpolation lobe (LF interpolation) as shown in Figure 5. In this case, the attenuation in the other modulators 3-n / PIN diode attenuators 3-n) is set to a maximum value. Thus, to achieve an arbitrary lobe interpolation between two different lobes (LF1-LFn), the signals in the modulators / PIN diode attenuators l-n are amplitude modulated and the fixed lobes LF 1-LFn associated with the amplitude modulated signals are added to create the lobe interpolation. This transition between fixed lobes and interpolated lobes is called a seamless lobby.

Det bör naturligtvis inses att signalen från delaren kan delas lika eller olika till modulatorema l-n i ﬁnavstämningsanordningen. Detta innebär att man kan kombinera ett godtyckligt antal lober LF 1-LF n, till exempel lobema LFl, LF3, LF 4, LF6 och LFn for att skapa ett valfritt antennmönster, till exempel en bred lob.It should of course be understood that the signal from the divider can be divided equally or differently to the modulators 1-n in the hub tuning device. This means that you can combine any number of lobes LF 1-LF n, for example the lobes LF1, LF3, LF 4, LF6 and LFn to create an optional antenna pattern, for example a wide lobe.

Lobformningsnätet i figur 4 kan också användas for interferensutsläckning såsom framgår av ﬁgur 6, förutsatt att en fasmodulator används, till exempel en I-Q- vektormodulator (ﬁgur 8). Genom att justera fasen och amplituden hos viktema kan 10 15 20 25 30 35 516 298 5 en fast lob användas för att undertrycka strålningsmönstret hos en annan lob.The lobe forming network in Figure 4 can also be used for interference quenching as shown in Figure 6, provided that a phase modulator is used, for example an I-Q vector modulator (Figure 8). By adjusting the phase and amplitude of the weights, a solid lobe can be used to suppress the radiation pattern of another lobe.

Interferensutsläckning kommer nu att beskrivas med ett exempel med hänvisning till ﬁgur 6. Figur 6A beskriver en situation där en mobilterminal MTl använder kanalen till LF1 för kommunikation med basstationen. Sidoloben SL1 som härrör från huvudloben LFl stör mobilterrninalen MT2 som kommunicerar på samma kanal. 1 det här fallet är största delen av si gnaleffekten levererad i den fasta loben LF1. För att undertrycka sidoloben SL1 fas- och amplitudmoduleras signalen från till exempel modulatorn 4 i ﬁnavstämningsanordningen i ﬁgur 4, så att loben LF4 förknippad med nämnda modulerade signal får samma amplitud som sidoloben SLl men i motfas (fasskiftad 180°) i förhållande till sidoloben SLl såsom framgår ur ﬁgur 6B. Det bör naturligtvis inses att loben LF4 strålar i samma riktning som sidoloben SLl men i motfas i förhållande till loben SLl, vilket innebär en interferensutsläckning. Denna utsläckning beskrivs endast ﬁgurativt i ﬁgur 6B.Interference extinction will now be described with an example with reference to Figure 6. Figure 6A describes a situation where a mobile terminal MT1 uses the channel to LF1 for communication with the base station. The side lobe SL1 originating from the main lobe LF1 interferes with the mobile terminal MT2 which communicates on the same channel. In this case, most of the signal power is delivered in the fixed lobe LF1. In order to suppress the side lobe SL1, the signal from, for example, the modulator 4 in the hub tuning device in Fig. 4 is phase and amplitude modulated, so that the lobe LF4 associated with said modulated signal has the same amplitude as the side lobe SL1 but in opposite phase (phase shifted 180 °) relative to the side lobe SL1. is shown in Figure 6B. It should of course be understood that the lobe LF4 radiates in the same direction as the side lobe SL1 but in opposite phase in relation to the lobe SL1, which means an interference extinction. This extinction is described only ur guratively in ﬁ gur 6B.

Genom att fas- (180°) och amplitudmodulera signalen i modulatom 4 kommer således loben LF4 att undertrycka sidoloben SL1 och sidoloben SL1 kommer att elimineras såsom framgår ur ﬁgur 6_C. 1 ﬁgur 6C stör således inte mobilterminalen MT2 mobilterminalen MTl och vice versa eftersom sidoloben SL1 har undertryckts.Thus, by phase (180 °) and amplitude modulating the signal in the modulator 4, the lobe LF4 will suppress the side lobe SL1 and the side lobe SL1 will be eliminated as shown in Figure 6_C. 1 ﬁ gur 6C thus does not disturb the mobile terminal MT2 the mobile terminal MT1 and vice versa because the side lobe SL1 has been suppressed.

Figur 7 är ett kretsschema över uppfinningen enligt figur 4. Figur 7 beskriver ett system med två TRX (10, 20, sändare/mottagare), fyra fasta lober och fyra dipolrader per antenn. Man bör naturligtvis inse att ett valfritt antal TRX, lober och dipolrader kan användas. Delaren 11 är företrädesvis en vanligt Wilkinson- delare/kombinerare, som beskrivs i Microwave Transistor Ampliﬁers, Guillermo Gonzales ISDN 0-13-254 335-4. Det bör betonas att delaren 11 kan användas både för delning och kombinering i beroende av sändning och mottagning av radiosignaler. I figur 7 delas signalen med fyra i delaren 11. Modulatorema 12 är PIN-dioddämpare eller vektormodulatorer såsom beskrivs ovan. Modulatorerna 12 är kopplade till kombinerare 16 som kombinerar signaler från de två TRX, 10, 20.Figure 7 is a circuit diagram of the invention according to Figure 4. Figure 7 describes a system with two TRX (10, 20, transmitter / receiver), four fixed lobes and four dipole rows per antenna. It should of course be appreciated that any number of TRX, lobes and dipole rows may be used. The divider 11 is preferably a conventional Wilkinson divider / combiner, as described in Microwave Transistor Amplifiers, Guillermo Gonzales ISDN 0-13-254 335-4. It should be emphasized that the divider 11 can be used for both division and combination depending on the transmission and reception of radio signals. In Figure 7, the signal is divided by four in the divider 11. The modulators 12 are PIN diode attenuators or vector modulators as described above. The modulators 12 are connected to combiners 16 which combine signals from the two TRX, 10, 20.

Kombinerarna 16 är kopplade till dividerare 13 som dividerar signalerna med en faktor fyra. Dividerarna 13 är kopplade till en fördröjningsledning och fasta dämpare 14 eller vektormodulatorer 14, vilka i sin tur är kopplade till kombinerare 15. Kombinerarna 15 är kopplade till förstärkare 17. Si gnalema från kombinerama 15 förstärks i förstärkarna 17 och matas sedan till antennelementen 19 via duplexﬁltret via 18 för sändning. I princip används samma system (något modifierat) för mottagning av radiosignaler.The combiners 16 are connected to divider 13 which divides the signals by a factor of four. The dividers 13 are connected to a delay line and fixed attenuators 14 or vector modulators 14, which in turn are connected to combiners 15. The combiners 15 are connected to amplifiers 17. The signals from the combiners 15 are amplified in the amplifiers 17 and then fed to the antenna elements 19 via the duplex filter. via 18 for transmission. In principle, the same system (slightly modified) is used for receiving radio signals.

Det som nämns ovan skall endast betraktas som en fördelaktig utföringsform av föreliggande uppfinning och uppfinningens omfattning ges av följande patentkrav.The foregoing is to be considered only as an advantageous embodiment of the present invention and the scope of the invention is given by the following claims.

Claims

10 15 20 25 30 35 516 298 6 PATENT REQUIREMENTS

Method for lobbying in a telecommunication system, characterized in that a combination of fixed lobes (LF1-LFN) is used to create an arbitrary antenna pattern comprising an interpolated lobe (LF interpolation) with an arbitrary direction between said fixed lobes (LF1-LFn). ).

Method according to claim 1, characterized in that said arbitrary antenna pattern is used to suppress arbitrary side lobes (SLI).

Method according to claim 2, characterized in that said combination between fixed lobes (LF1-LFn) is achieved by adding said fixed lobes, which creates said interpolated lobe (LF interpolation).

Method according to claim 3, characterized by said combination (LF interpolation) of fixed lobes (LF 1-LF 2) is accomplished by the steps of: amplifying modulating signals associated with said fixed lobes (LF1, LF2); and adding said solid lobes (LF1, LF2).

Method according to claim 4, characterized in that a hub tuning device is used to effect said amplitude modulation of said signals associated with said fixed lobes (LF 1, LF2) by adjusting amplitude weight coefficients.

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that an interference blanking is effected by adjusting the phase and amplitude weight coefficients associated with at least one fixed lobe (LF4), which at least one fixed lobe (LF 4) is used to suppress the radiation pattern of other lobes (SLI).

Arrangement in a lobe forming network, characterized in that a hub tuning device is arranged to combine fixed lobes (LF 1-LF n) with each other to create an arbitrary antenna pattern comprising an interpolated lobe (LF interpolation) with an arbitrary direction between said fixed lobes ( LF 1- LFn).

Arrangement according to claim 7, characterized in that said arbitrary antenna pattern is used to suppress arbitrary side lobes (SLI).

Arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that said hub tuning device comprises modulators (ln) arranged to amplitude modulate signals associated with said fixed lobes, said fixed lobes (LF1-LFn) being added in an adder to form said interpolated lobe (LF). interpolation).

Arrangement according to claim 9, characterized in that said modulators (1-n) adjust amplitude weight coefficients with said fixed lobes (LF1, LF2) to create said interpolated lobe (LF interpolation) between said fixed lobes (LF1, LF2). 10 15 516 298 '3

Arrangement according to claim 10, characterized in that a divider divides signals from a TRX into equal signals (n), which equal signals (n) are delivered in phase to said modulators (1-n) in said hub tuning device.

Arrangement according to any one of claims 9-11, characterized in that said modulators (1-n) modulate the amplitude and phase weight coefficients associated with said fixed lobes.

Arrangement according to any one of claims 9-12, characterized in that said modulators are I-Q vector modulators.

Arrangement according to any one of claims 9-12, characterized in that said modulators are PIN diode attenuators.

Arrangement according to any one of claims 9-14, characterized in that said modulators adjust phase and amplitude weight coefficients, which coefficients correspond to fixed lobes (LF 4), said fixed lobes (LF 4) being used to suppress the radiation pattern of lobes (SLI). , preferably interfering side lobes.

Arrangement according to claim 15, characterized in that a modulator (4) in said fine tuning device adjusts its phase and amplitude weight coefficients, in order to phase and amplitude modulate a signal associated with a fixed beam (LF4), said fixed beam (LF4) being used. to suppress a side lobe (SLI).