SE518016C2 - Metod och anordning för att minska fädning i mobilradiosystem - Google Patents

Description

[Q IQÛI , n ' 9 n o I V o o O! I 'I 000 Û 518 016 F) 1 v ' ' , nu son »una-o Gl I! n ouuuun 000000 I I I ICO v i respektive -minima erhålles i olika punkter inom den aktuella miljön. I inomhusmiljöer är medför att uppehållstiden i rörligheten hos mobilerna låg vilket ett signalstyrkeminima kan bli förhållandevis lång. Motsvarande problem återfinns även i utomhusmiljöer men mobilerna är i regel rörliga och förflyttar sig normalt med högre hastigheter i utomhusmiljöer varför problemet är av mindre betydelse.

Lösningar som anger metoder eller anordningar utnyttjbara i inomhusmiljöer är inte kända, speciellt inte i samband med digital radioöverföring.

Föreliggande uppfinning anger en enkel lösning som är tillämpbar i inomhusmiljöer.

LÖSNINGEN Föreliggande uppfinning avser metod vid mobilradiosystem.

Mobilradiosystemet innefattar mobila enheter som kommunicerar via fasta basstationer i mobilradiosystemet. Till basstationerna ansluts antennarrangemang. Var och en av basstationerna ansluts till åtminstone två antennarrangemang. Varje basstation sänder över ett av antennarrangemangen åt gången.

Antennarrangemangen utnyttjas alternerande varvid låg fädning erhålles..

I det mobila telesystemet sker informationsöverföringen digitalt i tidsluckor. Sändningen över vart och ett av antennarrangemangen sker under en tidsperiod motsvarande en tidslucka per mobil.

Ramar, motsvarande ett bestämt antal tidsluckor, sänds förskjutet över antennarrangemangen. Basstationerna sänder över antennarrangemang innefattande alternativa antennuppsättningar.

Genom att placera antennerna tätt där sändningsminima i vissa punkter motsvaras av sändningsnivåer som är acceptabla från åtminstone en av de övriga antennerna i antennarrangemanget.

Omkopplingen mellan delmängder av antennerna i det digitala systemet, t. ex. GSM sker med samma takt som hoppfrekvensen vid frekvenshopp. Omkopplingen mellan antennerna möjliggör interferensvinster. Ett elektroniskt styrsystem styr alterneringen mellan antennerna. Styrsystemet definierar vidare delmängden av antennerna efter ett aktuellt behov i beroende av trafiksituationen 000000 518 016 :::.. _ _ vid tillfället i fråga. Styrsystemet omkonfigurerar vidare cellerna med hänsyn till rådande trafikfördelning.

Uppfinningen avser vidare en anordning vid mobiltelefonisystem, som innefattar basstationer till vilka antennarrangemang är anslutbara. Mobila enheter kommunicerar via mobiltelefonsystemet där signalstyrkan vid mottagning i den rådande miljön är oacceptabel i vilka områden mobilerna befinner sig under längre perioder. Antennarrangemangen inkopplas i konsekutiva tidsperioder. Signalstyrkeminima för ett första antennarrangemang motsvaras av att signalstyrkan är godtagbar för ett andra antennarrangemang. Mottagningsförhâllandet för mobilerna anordnas sålunda vara acceptabelt för mobilerna oberoende av rumslig belägenhet.

Antennarrangemangen är åtminstone två. och innefattar minst en antenn. En styrlogik är vidare anordnad i eller i anslutning till basstationen/basstationerna för styrning av radioutsändningen över antennarrangemangen. Styrlogiken kan vidare omkonfigurera antennerna i antennarrangemangen i beroende av behovet vid en given tidpunkt/situation. lnformationsöverföringen sker vidare digitalt, t.ex. i ett GSM- system. Omkopplingen mellan antennarrangemangen sker med hög frekvens t. ex med en takt som ungefär motsvaras av den takt som utnyttjas vid en hoppfrekvens vid frekvenshopp. Information beträffande frekvensval och antennarrangemang utsänds av bastationerna till mobilerna. Mobilerna är vidare anordnade att automatiskt genomföra erforderliga inställningar med hänsyn till mottagning från respektive antennarrangemang. Anordningen är vidare avsett att användas inomhus. Antennerna placeras nära varandra med olika polarisation. Antennerna är vidare placerbara i skilda rum/lokaler. Antennerna i ett och samma rum/lokal är företrädesvis anordnade att tillhöra skilda antennarrangemang.

FÖRDELAR Föreliggande uppfinning anger en enkel lösning som är tillämpbar i inomhusmiljöer. Speciellt undviks bitförluster vid digital sändning och mottagning i inomhusmiljöer. Skiftandet mellan två eller flera antennkonfigurationer är enkelt applicerbara med omkopplingsfunktioner i radiosändaren. Mer sofistikerade . .p :Oil i p v oo *U , ; 0000 z I r s 518 016 3": 0000 :av I ' , I v '. .g con I o-oun nu OI sändningar över antennerna är också införbar genom införande av avancerad styrlogik. Genom att skiftning mellan antennerna sker snabbt kommer mobilerna att uppehålla sig i områden med sändningsminima under mycket korta perioder varvid förluster i mottagningen minimeras eller helt uteblir. Uppfinningen medger vidare att antennerna kan arrangeras nära varandra med ett gott resultat. Detta medför att tillämpningen är enkelt realiserbar utan kostsamma installationer som följd.

FIGURBESKRIVNING Fig 1 Fig 2 Fig 3 Fig 4 visar ett mobilradisystem där sändning sker över en antenn. visar ett system där sändning sker över två antenner. visar ett system där sändning sker över flera antenner. visar ett kontrollsystem som styr sändningen över antennerna i fig 3 Fig 5 visar exempel på antennarrangemang enligt uppfinningen i en inomhusmiljö.

DETALIERAD UTFöRmGsFoRM I det följande beskrivs uppfinningen med hänvisning till figurerna och beteckningarna däri.

Föreliggande uppfinning avser metod och anordning vid mobilradiosystem. Speciellt avses ett mobilradiosystem för bruk i inomhusmiljöer. För att överbrygga mottagningsproblem i områden med en icke godtagbar signalstyrka införs ett antal antennarrangemang. Information sänds konsekutivt över vart och ett av antennarrangemangen. Styrningen av mämnda sändningar utförs av en i systemet anordnad styrlogik.

Mottagningsförhållandena kommer på detta sätt att kunna anordnas godtagbart i det digitala mobiltelefonsystemet.

Ett mobilradiosystem innefattar ett antal basstationer, BS, och mobila enheter, ME. I ett konventionellt mobilradiosystem enligt fig 1 är en antenn eller ett antennarrangemang knutet till varje basstation. Kommunikation sker med radiovågor mellan de mobila enheterna och basstationerna. Radioöverföringen kan ske analogt eller digitalt i ett antal radiokanaler som arbetar med olika 518 016 frekvenser inom ett tilldelat frekvensområde. De system som utnyttjats har inriktats mot kommunikation i utomhusmiljöer. I takt med mobiltelefonins utveckling har cellindelningen utvecklats mot mindre celler samt mot kommunikation i inomhusmiljöer. Vid tillämpning av mobiltelefoni i inomhusmiljöer kommer de mobila enheterna att vara mindre rörliga än i utomhusmiljöer. lnomhusmiljöer där fasta antennarrangemang anordnas ger lätt upphov till områden där radioskugga eller interferenser med oacceptabla mottagningsförhållanden.

För att garantera godtagbara mottagningsförhållanden anordnas två antennarrangemang enligt fig 2. Vid etablerande av kommunikation anropar/anropas den mobila enheten via basstationen. Vid handskakning mellan mobilen och stationen meddelar stationen vilken/vilka radiofrekvenser som skall utnyttjas. Vidare meddelas antennarrangemangens, Al, A2, polarisation och omkopplingsfrevens. Mobilen lagrar den erhållna informationen och en styrlogik i mobilen ställer in den/de aktuella frekvenserna samt omkopplingsfrekvensen. Överföring av information sker vidare digitalt varför information beträffande vilka ramar som skall utnyttjas delges mobilen av basstationen.

Kommunikation mellan mobilen och basstationen etableras därefter varvid informationen från basstationen utsänds alternerande över antennarrangemang A1 respektive A2. Mobilen synkroniserar sig därefter mot basstationen för att mottagningen och sändningen skall ske i fas. Förfarandet vid dylika synkroniserngar är välkänd för fackmannen inom området. Vidare finns litteratur inom området som beskriver olika förfaranden. Någon närmare beskrivning i dessa avseenden erfordras således inte.

När infasning skett påbörjar basstationen utsändningen över antennarranangemang A1. Mobilen mottar informationen, men om mobilen befinner sig i ett område där antennarrangemang Al ger en icke godtagbar mottagning kommer informationen helt eller delvis att förloras. Efter en förutbestämd tidsperiod övergår sändningen från stationen från antennarrangemang Al till A2.

Placeringen av antennarrangemang A2 är skilt från antennarrangemang A2 varför utsändningen över det senare antennarrangemanget ger en för mobilen godtagbar mottagning.

Mobilen mottar därefter informationen från A2 till dess sändningen åter övergår till A2. Växling mellan A1 och A2 sker därefter med 0010 you. 518 016 -.==.. - den fastställda frekvensen. Överföringen som sker digitalt sker i ramar. En lämplig takt för omkoppling mellan antennarrangemangen motsvaras ungefär av längden hos en tidslucka per mobil. För att ingen information skall förloras utsänds samma tidslucka över vardera antennarrangemanget A1 resp A2.

För att förbättra mottagningsförhållande ytterligare kan antennarrangemang enligt fig 3 tillämpas. I detta fall är ett antal antennarrangemang Al, A2, A3...An anordnade att utsända information. Som i föregående beskrivning utsänds informationen konsekutivt över antennarrangemangen. I detta fall sker utsändningen således över n st antennarrangemang. Information beträffande antalet antennarrangemang radiofrekvens etc utsänds som tidigare till mobilen vid handskakningsförfarandet.

Omkopplingen mellan antennarrangemangen sker som i det föregående med en takt som huvudsakligen motsvarar längden hos en tidslucka. Samma information överförs över vart och ett av antennarrangemangen. Genom utnyttjande av flera antennarrangemang ökas möjligheten för mobilen att motta informationen korrekt oberoende av rumslig belägenhet.

I en ytterligare variant av uppfinningen enligt fig 4 finns en kontrollenhet, C, anordnad vid mobilstationen. Nämnda kontrollenhet, C, kan även placeras centralt i systemet eller ges andra för tillämpningen lämpliga placeringar. Kontrollogiken avkänner trafiksituationen och avgör med ledning härav vilka antennarrangemang som skall utnyttjas. Exempelvis befinner sig mobilen inom ett område som täcks av antennarrangemang Al, A3 och A4. Om inget behov i övrigt föreligger anordnar mobilsystemet i detta fall att utsändningen sker över nämnda antennarrangemang.

Alternativt kan ordningen mellan utsändningarna över antennarrangemangen ändras av styrlogiken.

I varje antennarranmgemang ingår minst en antenn, normalt torde flera antenner ingå i varje antennarrangemang. I fig 5 visas exempel på hur antennarrangemang och ingående individuella antenner anordnas i en inomhusmiljö med fem rum 1, 2, 3 , 4 och 5.

Antenner tillhörande antennarrangemang A1 har betecknat med A1, antenner tillhörande antennarrangemang A2 har betecknats A2 etc. I exemplet anordnas en antenn tillhörande varje antennarrangemang i vart och ett av rummen. Mellan rummen finns öppningar anordnade för där personer kan passera. I dessa .. OI Oona 0:10 O I I I I I IC OQO I 518 016 gjj; IQIIOO unna QIO! 900110 öppningar passerar även radiovågorna fritt. Detta medför att radiovågorna från de olika antennerna i antennarrangemangen påverkar varandra. Utöver denna påverkan kommer radiovågorna att reflekteras i förekommande väggar varvid interfernser med den egna utsändningen från en antenn uppkommer. Bl. a. dessa faktorer bidrar till att mottagningsminima i mottagningsförhållandena uppkommer. För att överbrygga detta förhållande utsänds informationen repeterat och konsekutivt över ett flertal Utsändningen över varje antennarrangemang tidsbegränsas till att motsvara ungefär en tidslucka per mobil.. antßnnâffallgemallg.

Genom lämplig placering av antennerna antennerna i antennarrangemangen erhålles olika områden där mottagningsförhållandena är bristfälliga respektive där mottagningen är acceptabel. Genom att på nämnda vis alternera sändningen över antennarrangemangen kommer ett godtagbart mottagningsförhållande att erhållas.

Antennernas placering kan vara relativt nära varandra.

Kontrollenheten, som styr utsändningen över antennerna i antennarrangemangen kan även omkonfigurera antennarrangemangen att innehålla olika antennkonstellationer.

Innebörden härav är att en eller flera antenner kan vara gemensamma för två eller flera antennarrangemang.

Uppfinningen är inte begränsad till nedan angivna patentkrav eller beskrivningen ovan utan kan undergå modifieringar inom ramen för uppfinningstanken. outnlb

Claims (26)

518 016 Patentkrav.

1. Metod vid mobilradiosystem, vilket mobiltelefonsystem innefattar mobila enheter, vilka kommunicerar via fasta radiostationer i mobilradiosystemet, och till radiostationerna ansluts antennarrangemang, kännetecknad av, att var och en av radiostationerna ansluts till åtminstone två antennarrangemang, var och en sänder över ett av antennarrangemangen utnyttjas altemerande varvid en låg fädning erhålles, samt att mobilerna automatiskt genomför erforderliga inställningar med hänsyn till mottagning från respektive antennarrangemang.

2. Metod enligt patentkrav 1, kännetecknad av, att det mobila telesystemet är digitalt och att informationsöverföringen sker i tidsluckor.

3. Metod enligt patentkrav 1 eller 2 kännetecknad av att sändningen över vart och ett av antennarrangemangen sker under en tidsperiod motsvarande en eller flera tidsluckor per mobil.

4. Metod enligt något av föregående patentkrav kännetecknad av att ramar, motsvarande ett bestämt antal av tidsluckoma, sänds förskjutet över antennarrangemangen.

5. Metod enligt något av föregående patentkrav kännetecknad av att radiostationerna sänder över antennarrangemangen innefattande alternativa antennuppsättningar.

6. Metod enligt något av föregående patentkrav på kännetecknad av att antennema placeras tätt varvid sändningsminima i vissa rumsliga punkter motsvaras av sändningsnivåer som är acceptabla för mottagning från åtminstone en av de övriga antennerna i antennarrangemanget. 518 016

7. Metod enligt något av föregående patentkrav kännetecknad av att omkopplingen mellan delmängder av antennerna i det digitala systemet, t.ex. GSM, sker med samma takt som en hoppfrekvens vid frekvenshopp.

8. Metod enligt patentkrav 7 kännetecknad av att omkopplingen mellan antennema möjliggör interferensdiversitetsvinster.

9. Metod enligt något av föregående patentkrav kännetecknad av att alternering mellan antennerna styrs av ett elektroniskt styrsystem.

10. Metod enligt patentkrav 9 kännetecknad av att och styrsystemet definierar delmängden av antennerna efter ett aktuellt behov och en vid tillfället gällande trafiksituation.

11. Metod enligt något av föregående patentkrav kännetecknad av att mobilradiosystemet är indelat celler.

12. Metod enligt något av föregående patentkrav kännetecknad av att styrsystemet omkonfigurerar cellerna med hänsyn till rådande trafikfördelning.

13. Anordning vid mobiltelefonsystem, vilket mobiltelefonsystem är anordnat att innefatta basstationer (BS), till vilka basstation antennarrangemang (A1, A2,..An) är anslutbara, och mobila enheter (ME) är anordnade att kommunicera via mobiltelefonsystemet, och kommunikationen sker i en miljö där en signalstyrka vid mottagning är oacceptabel, samt mobilerna är anordnade att befinna sig i dylika signalstyrkeminima under längre tidsperioder, och antennarrangemangen är anordnade att inkopplas i konsekutiva tidsperioder, där signalstyrkeminima för ett första antennarrangemang motsvaras av att signalstyrkan är godtagbar för ett andra antennarrangemang och mottagningsförhållandet för mobilerna (ME) år anordnat att vara acceptabelt oberoende av rumslig belägenhet, kännetecknad 518 016 av att information beträffande frekvens och antennarrangemang är anordnat att utsändas av basstationerna till mobilerna.

14. Anordning enligt patentkrav 13 kännetecknad av antennarrangemangen är anordnade att vara åtminstone två

15. Anordning enligt patentkrav 13 - 14. kännetecknad av att varje antennarrangemang är anordnat att innefatta minst en antenn .

16. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 15 kännetecknad av att styrning av radioutsändning över antennarrangemangen är anordnat att styras av en styrlogik (C) i eller i anslutning till basstationen/basstationema.

17. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 16 kännetecknad av styrlogiken (C) är anordnad att omkonfigurera de i antennarrangemangen ingående antennema i beroende av behovet i en given tidpunkt/situation.

18. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 17 kännetecknad av att informationsöverföring i mobiltelefonsystemet är anordnat att ske digitalt.

19. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 18 kännetecknad av att mobiltelefonsystemet är anordnat att vara ett GSM-system.

20. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 19 kännetecknad av att omkopplingen mellan antennarrangemangen är anordnat att ske med hög frekvens.

21. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 20 kännetecknad av att omkopplingen mellan antennarrangemangen är anordnat att ske med ungefär motsvarande takt som en takt för en hoppfrekvens vid frekvenshopp. 518 016

22. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 20 ett kännetecknad av att mobilerna är anordnade att automatiskt genomföra erforderliga inställningsändringar med hänsyn till mottagning från respektive antennarrangemang.

23. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 22 kännetecknad av att anordningen är avsedd att utnyttjas i en inomhusmiljö.

24. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 23 kännetecknad av att i inomhusmiljön är antennerna anordnade att placeras nära varandra med olika polarisation.

25. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 24 kännetecknad av att antennema är placerbara i skilda rum.

26. Anordning enligt något av patentkraven 13 - 25 kännetecknad av att antennerna i ett och samma rum företrädesvis är anordnade att tillhöra olika antennarrangemang.