FI97926C - Menetelmä lähetystehon säätämiseksi ja solukkoradiojärjestelmä - Google Patents

Description

97926

Menetelmä lähetystehon säätämiseksi ja solukkoradiojärjes-telmä

Keksinnön kohteena on menetelmä lähetystehon säätä-5 miseksi solukkoradiojärjestelmässä, joka käsittää kussakin solussa ainakin yhden tukiaseman, joka kommunikoi alueellaan olevien tilaajapäätelaitteiden kanssa, ja jossa menetelmässä tukiasema mittaa päätelaitteilta vastaanottamansa signaalin tehotason, ja päätelaite mittaa tulo kiasemalta vastaanottamansa signaalin tehotason ja raportoi tuloksen tukiasemalle.

Solukkoradioympäristölle on tyypillistä, että radioaaltojen etenemisolosuhteet vaihtelevat jatkuvasti. Sekä tilaajapäätelaitteen että tukiaseman vastaanottamassa 15 signaalissa esiintyy ajan ja paikan funktiona jatkuvaa vaihtelua eli häipymistä. Signaalin häipymisessä voidaan erottaa kaksi erityyppistä ilmiötä. Häipyminen voi olla joko nopeaa tai hidasta ja yleensä molemmat ilmiöt esiintyvät samanaikaisesti.

20 Signaalin nopea häipyminen johtuu solukkoradioympä ristölle tyypillisestä monitie-etenemisestä, jossa signaali etenee useita eri reittejä lähettimen ja vastaanottimen välillä. Eri teitä vastaanottimeen saapuvat signaalikom-ponentit summautuvat vastaanottimessa ja riippuen signaa-25 likomponenttien keskinäisistä vaihe-eroista ne joko vahvistavat tai vaimentavat toisiaan. Signaalin taso saattaa vaihdella huomattavasti, jopa kymmeniä desibelejä, jo alle puolen aallonpituuden matkalla.

Signaalin hidas häipyminen johtuu puolestaan siitä, 30 että radiotiellä on vaihteleva määrä ylimääräistä vaimennusta aiheuttavia tekijöitä, kuten esimerkiksi maastoesteitä tai rakennuksia. Hitaan häipymisen vaikutus signaaliin on nimensä mukaisesti kertaluokkaa hitaampaa vaihtelua signaalin voimakkuuteen kuin nopealla häipymisellä, 35 joka aikaansaa hitaan häipymän aiheuttaman verhokäyrän 2 n 7 r nr ^ f . i.

ympärille voimakkaita tehovaihteluita.

Yllä mainitusta vastaanotetun signaalin voimakkuuden jatkuvasta vaihtelusta johtuen varsinkin tilaajapäätelait-teen käyttämää lähetystehoa on jatkuvasti tarkkailtava ja 5 pyrittävä säätämään se kullakin ajan hetkellä sopivaksi. Tehonsäädön tarkoituksena on pitää laitteen lähetysteho mahdollisimman pienenä kuitenkin riittävällä yhteydenlaa-dulla, jotta signaali ei häiritsisi muita yhteyksiä ja jotta varsinkin kannettavan päätelaitteen virrankulutus 10 olisi pieni.

Lähetystehon säätö perustuu yleisesti vastaanotti-messa suoritettavaan vastaanotetun signaalin tehon tarkkailuun. Yleensä on pyrkimyksenä säätää lähetystehoa siten, että hitaan häipymisen aiheuttama keskimääräinen 15 signaalitason vaihtelu voidaan kompensoida, koska nopean häipymisen aiheuttamat vaihtelut tapahtuvat liian nopeasti, jotta niihin kyettäisiin reagoimaan.

Nopean ja hitaan häipymisen yhteysvaikutus aiheuttaa kuitenkin ongelmia tehonsäädössä, koska on vaikeaa saada 20 luotettavaa mittaustulosta, joka ilmaisisi pelkästään hitaan häipymisen aiheuttaman vaimennuksen, koska nopea häipyminen aiheuttaa mittaustuloksiin jatkuvaa vaihtelua. Tähän asti on vaadittu melko pitkää mittausaikaa, jonka aikana tehdyt mittaustulokset keskiarvoistetaan, jolloin 25 nopean häipymisen aiheuttamat vaihtelut saadaan poistettua mittaustuloksista.

Ennestään on tunnettua suorittaa päätelaitteen tehonsäätö esimerkiksi siten, että tukiasema mittaa päätelaitteelta vastaanottamaansa tehotasoa keskiarvoistaen 30 sitä annetun ajan, ja tämän käsitellyn mittaustuloksen ja tiettyjen laatuparametrien perusteella lähettää päätelaitteelle tehonsäätökomennon. Päätelaitteen tekemiä mittauksia käytetään tukiaseman lähetystehon säätöön. Yllä kuvattu menetelmä on käytössä esimerkiksi eurooppalaisessa 35 digitaalisessa matkapuhelinverkossa GSM:ssä. GSM-järjes- 3 97Γ26 telmän tehonsäätöä on tarkemmin kuvattu esimerkiksi kirjassa M.Mouly, M.Pautet: The GSM System for Mobile Communications, tekijöiden kustantama 1992, sivut 342-346, jotka otetaan tähän viitteeksi.

5 Toisessa tunnetussa tavassa suorittaa päätelaitteen tehonsäätöä päätelaite säätää itse lähetystehoaan tukiasemalta vastaanottamansa signaalitehon perusteella, jonka lisäksi tukiasema mittaa päätelaitteelta vastaanottamaansa tehoa ja lähettää tehonsäädön ohjauskomentoja päätelait-10 teelle. Tätä menetelmää on kuvattu esimerkiksi viitteessä EIA/TIA Interim Standard: Mobile Station-Base Station

Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System, TIA/EIA/IS-95, July 1993.

Molemmissa yllä mainituissa menetelmissä on kuiten-15 kin ongelmana sama jo aiemmin mainittu seikka, että haluttaessa luotettavia tehonsäätöparametreja, mittaustuloksia täytyy keskiarvoistaa suhteellisen pitkä aika.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin toteuttaa tehonsäätömenetelmä, jonka avulla tehonsäätöparametrit 20 saadaan laskettua nopeasti ja nopean häipymän vaikutusta mittaustuloksiin pienentää ilman pitkää keskiarvoistusai-kaa.

Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että tukiasema 25 vertaa päätelaitteen lähettämiä mittaustuloksia omiin mittaustuloksiinsa, ja että tukiasema säätää päätelaitteen lähetystehoa sekä omaa lähetystehoaan mittaustulosten vertailun perusteella.

Keksinnön kohteena on lisäksi solukkoradiojärjestel-30 mä, joka käsittää kussakin solussa ainakin yhden tukiaseman, joka kommunikoi alueellaan olevien tilaajapääte-laitteiden kanssa, ja jossa tukiasemassa on välineet mitata päätelaitteilta vastaanottamansa signaalin teho-tason, ja päätelaitteessa on välineet mitata tukiasemalta 35 vastaanottamansa signaalin tehotason ja välineet rapor- 4 970^/- * * toida mittaustulokset tukiasemalle. Keksinnön mukaiselle solukkoradiojärjestelmälle on tunnusomaista, että tukiasemassa on välineet verrata päätelaitteen lähettämiä mittaustuloksia omiin mittaustuloksiinsa, ja välineet 5 säätää päätelaitteen lähetystehoa sekä omaa lähetystehoaan mittaustulosten vertailun perusteella.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan suurelta osin välttää aiempien menetelmien haitat eliminoitaessa nopean häipymän vaikutusta mittaustuloksissa. Tehonsäätö-10 parametrit saadaan nopeammin kuin aiemmin on ollut mahdollista, koska keksinnön mukaisessa menetelmässä keskiar-voistusaikaa voidaan lyhentää. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan säätää sekä päätelaitteen lähetystehoa että myöskin tukiaseman käyttämää lähetystehoa.

15 Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa kuvio 1 havainnollistaa esimerkkiä nopeasta ja hitaasta häipymisestä, kuvio 2 havainnollistaa solukkoradiojärjestelmää, 20 jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen solukkoradiojärjestelmän tukiasemavastaanotinta lohkokaaviotasolla ja kuvio 4 havainnollistaa keksinnön mukaisen solukko-radiojärjestelmän erään päätelaitteen rakennetta lohkokaa-25 vion avulla.

Kuviossa 1 havainnollistetaan siis esimerkkiä nopeasta ja hitaasta häipymisestä. Kuviossa esitetään vastaanotettua signaalia siten, että vaaka-akselilla on aika ja pystyakselilla vastaanotetun signaalin tehotaso. Teho- 30 taso vastaanottimessa vaihtelee jatkuvasti, ja tehotason nopeat syvät häipymät 10 edustavat nopeaa häipymistä, joka siis johtuu signaalikomponenttien monitie-etenemisestä. Signaalin keskimääräinen tehotaso 11 myös vaihtelee hitaasti, ja tätä siis kutsutaan hitaaksi häipymiseksi, joka 35 johtuu radiotiellä esiintyvistä vaimennusta aiheuttavista 97926 5 tekijöistä. Tehonsäädön tarkoituksena on kompensoida erityisesti hitaan vaimennuksen aiheuttama tehotason vaihtelu.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää seloste-5 taan päätelaitteen tehonsäätöä esimerkkinä käyttäen.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan vastaavasti säätää myös tukiaseman käyttämää lähetystehoa.

Kuviossa 2 havainnollistetaan osaa solukkoradiojär-jestelmästä, jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan 10 soveltaa. Kuviossa on tukiasema 20, joka palvelee omaa kuuluvuusaluettaan. Tukiasema on kytketty siirtolinkillä 26 tukiasemaohjaimeen 23. Siirtolinkki 26 on toteutettu tunnetuilla menetelmillä kuten siirtojohdoilla tai radiolinkillä. Tukiasemaohjaimena 23 voi toimia myös matka-15 puhelinkeskus. Tukiasemaohjain 23 ohjaa tukiaseman toimintaa. Kuvion esittämässä tilanteessa tukiaseman kuuluvuus-alueella on kaksi tilaajapäätelaitetta 21, 22, joihin tukiasema on kaksisuuntaisessa yhteydessä 24, 25.

Tilaajapäätelaitteet 21, 22 mittaavat jatkuvasti 20 annetuin väliajoin tukiasemalta vastaanottamansa signaalin 24, 25 voimakkuutta, ja raportoivat mittaustulokset tunnettuja menetelmiä, kuten ohjauskanavia käyttäen tukiasemalle. Esimerkiksi digitaalisessa GSM-järjestelmässä päätelaitteet raportoivat tukiasemalle mittaustuloksen 480 25 ms välein. Vastaavasti tukiasema 20 mittaa kultakin päätelaitteelta vastaanottamaansa signaalia jatkuvasti.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä tukiasema vertaa tekemiään mittaustuloksia tilaajapäätelaitteen raportoimiin mittaustuloksiin samalta ajanjaksolta ja tekee pää-30 töksen tehonsäädöstä tämän vertailun perusteella. Tehon-säätöön voi vaikuttaa myös muut laatuparametrit kuten esimerkiksi bittivirhesuhde.

Tukiaseman suorittaman mittaustulosten vertailun tavoitteena on poistaa nopean häipymisen vaikutus mittaus-35 tuloksista, jotta tehonsäädöllä voitaisiin kompensoida - 97926 6 hitaan häipymisen vaikutus. Vertailu voidaan edullisesti toteuttaa siten, että tukiasemassa lasketaan tukiaseman ja päätelaitteen mittaustulosten keskiarvo. Koska nopea häipyminen on eri siirtosuunnissa (tukiasemalta päätelait-5 teeseen ja päätelaitteelta tukiasemaan) riippumatonta ja täten eri suuruista, mutta hidas häipyminen puolestaan samansuuruista, saadaan keskiarvoistuksen tuloksena nopean häipymisen vaikutusta pienennettyä ja vastaavasti hitaan häipymisen vaikutusta korostettua. Täten haluttu tehonsää-10 tö saadaan aikaiseksi ilman pitkiä keskiarvoistusaikoja.

Kuviossa 3 havainnollistetaan solukkoradiojärjestel-män tukiasemavastaanotinta, jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa. Vastaanotin käsittää antennin 30, jolla vastaanotetut signaalit viedään radiotaajuusvä-15 lineille 31, joissa vastaanotettu signaali muunnetaan välitaajuudelle. Signaali viedään edelleen muunninväli-neille 32, joissa analoginen signaali muunnetaan digitaaliseen muotoon. Vastaanotin käsittää edelleen ilmaisinvä-lineet 33, jossa vastaanotettu signaali ilmaistaan, ja 20 joista välineistä 33 signaali viedään edelleen vastaanottimen muihin osiin. Vastaanotin käsittää myös ohjainvä-lineet 34, joissa ohjataan yllä mainittuja lohkoja ja suoritetaan laskentaa. Vastaanotin käsittää edelleen välineet 31, 34, joissa mitataan päätelaitteelta vastaan-25 otetun signaalin teho, sekä välineet 34, joissa verrataan tukiaseman mittaustulosta päätelaitteen muun signaalin ohessa lähettämään mittaustulokseen, ja välineet 34, joissa lasketaan päätelaitteelle lähetettävä tehonsäätöko-mento, joka on sanotusta vertailusta riippuvainen. Väli-30 neissä 34 voidaan vastaavasti laskea myös tukiaseman oman lähettimen käyttämä lähetysteho. Tukiasemavastaanottimessa on myös muita komponentteja, kuten suodattimia ja vahvistimia, mutta keksinnön kannalta ne eivät ole oleellisia. Yllä kuvattu vastaanotin on digitaalisen solukkoradiojär-35 jestelmän vastaanotin, mutta keksintöä voidaan soveltaa % - 97926 7 vastaavasti myös analogisessa järjestelmässä.

Kuviossa 4 havainnollistetaan solukkoradiojär jestel- män erästä päätelaitetta, jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa. Päätelaite käsittää välineet 40 5 lähettävän signaalin koodaamiseksi, välineet 41 koodatun signaalin lomittamiseksi, välineet 42 muodostaa lähetettävä purske, modulointivälineet 43, joiden välineiden ulostulosignaali viedään lähetinyksikön 44 ja duplexsuodatti-men 45 kautta antennille 46. Päätelaite käsittää edelleen 10 vastaanotinyksikön 47, jossa vastaanotettu signaali muunnetaan välitaajuudelle, ja muunninvälineet 48, joissa signaali muunnetaan digitaaliseen muotoon, välineet 49 muunnetun signaalin ilmaisemiseksi, lomituksenpurkuvä-lineet 50 sekä välineet 51 vastaanotetun signaalin dekoo-15 daamiseksi, joissa välineissä suoritetaan sekä kanava- että puhedekoodaus. Päätelaite käsittää edelleen ohjaus-ja laskentavälineet 52, jotka ohjaavat muiden yllä mainittujen lohkojen toimintaa. Keksinnön mukaisen solukkoradiojär jestelmän päätelaite käsittää myös välineet 47, 52 20 mitata tukiasemalta vastaanotetun signaalin voimakkuus, ja välineet 40-44, 52 lähettää tieto mittaustuloksesta tukiasemalle. Päätelaite käsittää myös muita komponentteja, kuten suodattimia, mutta ne eivät ole keksinnön kannalta oleellisia. Yllä kuvattu päätelaite on digitaalisen soluk-25 koradiojärjestelmän päätelaite, mutta keksintöä voidaan soveltaa vastaavasti myös analogisessa järjestelmässä.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan 30 muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (5)

97976

1. Menetelmä lähetystehon säätämiseksi solukkora-diojärjestelmässä, joka käsittää kussakin solussa ainakin 5 yhden tukiaseman (20), joka kommunikoi alueellaan olevien tilaajapäätelaitteiden (21-22) kanssa, ja jossa menetelmässä tukiasema mittaa päätelaitteilta vastaanottamansa signaalin tehotason, ja päätelaite mittaa tukiasemalta vastaanottamansa signaalin tehotason ja raportoi tuloksen 10 tukiasemalle, tunnettu siitä, että tukiasema vertaa päätelaitteen lähettämiä mittaustuloksia omiin mittaustuloksiinsa, ja että tukiasema säätää päätelaitteen lähetystehoa sekä omaa lähetystehoaan mittaustulosten vertailun perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että tukiaseman (20) ja päätelaitteen (21-22) mittaustulosten vertailu tapahtuu keskiarvoista-malla tulokset.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n - 20. e t t u siitä, että tukiasema (20) lähettää päätelait teelle (21-22) tehonsäätökomennon nopeaa ohjauskanavaa käyttäen.

4. Solukkoradiojärjestelmä, joka käsittää kussakin solussa ainakin yhden tukiaseman (20), joka kommunikoi 25 alueellaan olevien tilaajapäätelaitteiden (21-22) kanssa, ja jossa tukiasemassa (20) on välineet (31, 34) mitata päätelaitteilta vastaanottamansa signaalin tehotason, ja päätelaitteessa on välineet (47, 52) mitata tukiasemalta vastaanottamansa signaalin tehotason ja välineet (40-44, 30 52) raportoida mittaustulokset tukiasemalle, tun nettu siitä, että tukiasemassa on välineet (34) verrata päätelaitteen lähettämiä mittaustuloksia omiin mittaustuloksiinsa, ja välineet (34) säätää päätelaitteen lähetystehoa sekä omaa lähetystehoaan mittaustulosten 35 vertailun perusteella. !l Ifl ? liiti I M «t 97926

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen solukkoradiojär-jestelmä, tunnettu siitä, että tukiasemassa on välineet (34) suorittaa vertailu tukiaseman ja päätelaitteen mittaustulosten välillä keskiarvoistamalla tulokset. « 97926