SE515837C2 - Adapterbar bandbredd - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 ou n» n . e» 'I ' " o »i .r u w 1- I 'I . .. ~ a u - I' nu »n .v H- H0' u 1 | f, I ' . n . . =| f h ..... ._ A förhand fastställd bitfelhalt oberoende av kanaldämpningen. Resultatet av pilotsignalmätningen styr sedan sändareffekten. Ännu ett ytterligare dokument JP 21-13653A beskriver ett förfarande för att effektivt utnyttja frekvenser i en enkel sammansättning, och att effektivt få dem att fungera för olika typer av fädning genom att tillhandahålla ett sändarsystem med stor kapacitet och ett sändarsystem med liten kapacitet.

Mottagningsförhållandena övervakas med hjälp av ett mottagningssystem, och omkoppling av sändarsystem mellan sändarsidan och mottagarsidan sker understött av en omkopplingsstyrsignal som är övervakningsresultatet.

Sändarsystemet med liten kapacitet använder en smalnad sändnings- bandbredd. Regleringen sker emellertid endast i två steg och kräver att utrustningen dubbleras.

Ytterligare ett annat förfarande för att inrikta sig på problemet demonstreras av ett franskt dokument FR-A-Q 757 725. Detta förfarande använder ett flertal bärvågor i parallell, som var och en periodiskt alstrar en symbol.

Symbolen upptar en bandbredd, som är uppdelad i två underbandbredder och tillhandahåller två halva symboler. Alltså kan varje sådan bandbredd överföra en "halv symbol". Beroende på sändningsförhållandena kan en halv eller en fullständig symbol sändas.

Det har också till exempel påträffats förslag att involvera mera kodning i situationen med dåligt väder, vilket också minskar den resulterande nettodatahastigheten.

Därför finns det ett önskemål att visa ett förfarande, som fortfarande kan ge en bra total verkningsgrad i ett system även om datahastigheten för en specifik kanal minskas beroende på dämpning och fädning av den specifika länken beroende på till exempel nederbörd vid den specifika vägen. Om det är möjligt att undvika en överdimensionerad länkbudget skulle det resultera i billigare och mindre markterminaler och möjligen också billigare och mindre satelliter och/ eller högre överföringskapaciteter. 10 15 20 25 30 515 837 3 SAMMANFATTNING Föreliggande uppfinning visar ett förfarande i vilket bandbredden minskas i stället för att öka EIRP för att bibehålla en lika effekttåthet per Hz vid mottagaren vid tillfällen med dåliga väderförhållanden som resulterar i till exempel nederbördsdämpning eller fädning. Detta leder även till en minskad dataöverföringshastighet för den specifika kanalen beroende på de dåliga väderförhållandena, men skilt från tekniken ståndpunkt, tillåter den minskade bandbredden fler abonnenter att anslutas. Vidare kommer dynamiken för sändarutgångseffektregleringen att endast behöva täcka stegen i bandbreddsreglering. Om bandbredden minskas, till exempel, genom division med en faktor 2 kommer det att vara tillräckligt med en storleksordning 3 dB dynamik eller 11,5 dB i regleringen av sändar- uteffekten.

Förfarandet i enlighet med den föreliggande uppfinningen fastslås genom det oberoende patentkravet 1 och de beroende patentkraven 2 - 3. Vidare fastställs ett system i enlighet med den föreliggande uppfinningen genom det oberoende patentkravet 4 och ytterligare utföringsformer fastslås genom de beroende patentkraven 5 - 12.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppñnningen tillsammans ytterligare syften och fördelar som uppnås därmed kan bäst förstås genom hänvisning till nedanstående beskrivning tillsammans med de bifogde ritningarna, i vilka: FIG. 1 är ett blockschema som illustrerar en utföringsform, som utnyttjar det adaptiva bandbreddskonceptet i enlighet med den föreliggande uppfinningen, samt FIG. 2 är ett blockschema som illustrerar en processor för upplänk. lO 15 20 25 30 515 857 1/ DETALJERAD BESKRIVNING Det adaptiva bandbreddskonceptet i enlighet med den föreliggande lösningen kräver ett system med sluten återkopplingsslinga. Terminalen kommunicerar med en central, vilken kan vara en satellit, en nod i ett flerpunktsnät eller en basstation. Centralen mäter den mottagna effektnivån och förser terminalen med instruktioner avseende vilken bandbredd och vilken del av bandet den kan använda. Den centrala stationen hanterar också den delen av frekvensspektrum som gjorts fri så att den kan användas varsomhelst i systemet. Lämpligen skall systemet konstrueras för att vara så robust, att det är tillräckligt att anpassa bandbredden i praktiska steg. Det kommer även vara möjligt att kombinera den anpassningsbara bandbredden med en effektavstämning, med detta gör systemet mera komplext.

I FIG. 1 demonstreras ett blockschema för en utföringsform av en terminal som utnyttjar en möjlig implementering av konceptet med adaptiv bandbredd.

Med undantag för den variabla bandbreddsegenskapen är konstruktionen liknande markradiolänkapparater som LMDS (Local Multi-point Distribution System, lokalt distributionssystem med flerfaldiga punkter) och satellit- terminalkoncept.

Terminalstyrnings- och gränssnittsenheten, CIU, hanterar terminalens funktion. CIU är försedd med en uppsättning terminaler, TRM, som är anpassade att anslutas till ett antal periferienheter såsom externa nät, en persondator, en telefon, ett multimediasystem, en TV, etc. CIU innefattar en central styrenhet CCU, en processor för basband BP, en processor för upplänk UP och en processor för nedlänk DP. CCU hanterar den totala styrningen av terminalen och styr processorerna. Processorn för basband BP utför protokollanpassning, det vill säga utför anpassningar mellan protokollet för kommunikation använt av systemet och protokollet eller protokollen använt av periferienheterna, till exempel IP-protokollet. CCU styr även åtkomst, och bandbredds- tilldelningar genom adressering av data och styrning till de olika säkerhetskoder, fakturering och kontroll av effekt- processorerna. Processorn för upplänk, UP presenterad i FIG. 2 innehåller en 10 15 20 25 30 515 857 S DRC, buffertar B, en D/A- omvandlare, en frekvenssyntetisator FS och en uppblandare, UIF, till in :nu datahastighetskontroll en modulator M, mellanfrekvensen IF. Baserat på återkoppling från den centrala stationen anpassar CCU dataflödet till modulatorn, vilket resulterar i en ändring i bandbredden som används. Vilken del av bandet som skall användas kontrolleras genom styrning av frekvenssyntetisatorn FS. Bandbredden kan enkelt kontrolleras digital i steg om 3 dB. Om en effektavstämning krävs kan den implementeras på ett antal sätt, till exempel som nivåfinjustering av IF- signalnivån. En liten effektavstämning av storleksordningen i-1,5 dB kommer då att vara tillräcklig i kombination med en styrning av datahastigheten i steg med användning av basen två.

Processorn för nedlänk DP innefattar till exempel frekvensgenerator, nedkonverterare till basband, demodulator, Viterbi-dkoder. Processorerna för upp- och nedlänk är anslutna till en signalenhet S (FIG. 1), vilken innefattar en uppkonverterare UC, en effektförstärkare HPA, en duplexer D, en antenn A, en lågrusförstärkare LNA och en nedkonverterare DC.

En inkommande högfrekvenssignal från antennen A går genom duplexern D IF-frekvens i nedkonverteraren DC. IF-signalen går sedan till processorn för nedlänk DP in i lågbrusförstärkaren LNA och nedkonverteras till där signalen konverteras till basband och demoduleras. Data distribueras sedan till rätt terminal TRM av centrala styrenheten CCU, som även läser administrativa data, till exempel information om bandbredd och effektnivå.

Grundat på denna information modifieras dataflödet i processorn för upplänk UP. Upplänkens IF-signal sänds och uppkonverteras till högfrekvens i uppkonverteraren UC. Signalen förstärks i effektförstärkaren HPA och skickas genom duplexer D och sänds sedan via antennen A.

Allt standardprocedurer för trådlös kommunikation och antalet möjliga schema av detta, med undantag för bandbreddsstyrningen, inkluderar för implementationen kommer att vara otaliga. 10 15 20 25 30 515 837 ó I en belysande utföringsform tillämpas den uppñnningsmässiga iden allmänt för en upplänk från en markterminal till en kommunikationssatellit. I denna kommunikation kompenseras en ökad dämpning över avståndet genom stegvis minskad bandbredd vid en konstant uteffekt på sändaren. Lösningen resulterar i att mottagen effekt per bandbreddsenhet vid satelliten kan hållas konstant och överföringsfelhalten kommer förbli oförändrad. Bandbredd inte tagen av den specifika kanalen kan då utnyttjas av andra terminaler och operatören tjänar optimala arbetsförhållanden och beläggning av satelliten, och följaktligen en bättre ekonomisk ståndpunkt för systemoperatören.

Som redan nämnts, har ett standardsätt att hantera ökad dämpning varit att öka sändareffekten. I enlighet med det föreliggande förfarandet som visas, kommer tydligen en fördel vara att de många terminalerna inte längre behöver besitta överdimensionerade utgångsförstärkare eller stora antenner, som annars utgör en stor del av kostnaden för en standardterminal. Denna besparing kommer att bli avsevärd även om en nackdel med förfarandet kommer att överföringshastighet, men i många vara en lägre kommunikationsfall kommer den lägre datahastigheten att vara fullt acceptabel, speciellt med tanke på kostnaden per databit i ett sådant kommunikationssystem.

Upplänken är dimensionerad för en nomínell atmosfärsdämpning och/eller med liten marginal för annan ökad utbredningsförlust. Detta kommer att öka systemkapaciteten under normala utbredningsförhållanden. Som ett exempel kommer en minskning av marginalen med 10 dB under tiden marginalen inte krävs, att öka länkkapaciteten grovt räknat med en faktor 3.

När marginalen krävs för att bibehålla länkkvaliteten koncentreras maximalt tillgängliga effekten för upplänksändaren till en bandbredd som görs smalare med samma faktor som den ökade länkdämpningen. Länkkapaciteten reduceras med samma faktor, men signal-till-brustätheten inbegripande samkanalsinterferensen kommer förbli konstant. 10 15 20 515 837 7* Frekvensbandet frigjort av den dämpade kanalen kan följaktligen användas för andra kanaler för vilka kapaciteten ökas, eller för ytterligare kanaler. Den totala systemkapaciteten kommer följaktligen förbli konstant.

En andra realisering tillämpas på CDMA-system. Konfigurationen är liknande den första realiseríngen med det undantaget att modulatíonen är olika, lokaloscillatorn, LO är fast och utgångsfiltret är alltid lämpat för det sända bandet. När länkdämpningen ökas, minskas datahastigheten och CDMA- kodningen ändras så att en mindre del av den totala bandkapaciteten används av länken. Detta kan i det föreliggande fallet enklast betraktas som och följaktligen bibehålla att behålla energin per databit konstant, signaltätheten konstant vid mottagarplatsen, dvs. effekten per bit.

Alltså i detta fall kan en kombination av effektavstämning och variabel datahastighet användas. Om datahastigheten och följaktligen CDMA- kodningen ändras i steg med en faktor två, kan uteffektavstämning användas för att balansera effekten per bit vid mottagaren.

Det kommer att vara uppenbart för fackmannen att olika modifieringar och förändringar kan göras vid den föreliggande uppfinningen utan att avvika från dess omfattning, som definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (12)

10 15 20 25 30 515 837 8 PATENTKRAV

1. Förfarande för att bibehålla en önskad på förhand fastställd > \ ~ > | n länkkvalitet från en kommunikationsterminal till en central nod i ett kommunikationslänksystem, kännetecknat av stegen arrangerande kommunikationsterminalen att använda en förstärkare med väsentligen fast utgångseffekt, sändning från kommunikationsterminalen av en kommunikations- signal vid en normal datahastighet på vilken som helst given kommunika- tionskanal till den centrala noden, mottagning av information om länkkvaliteten från den centrala noden, arrangerande den centrala nodens mottagare att beordra kommunika- tionsterminalen att stega ner sin datahastighet när den centrala noden tar emot dålig signalkvalitet för att bibehålla ett önskat värde på länkkvaliteten vid den centrala nodens mottagare medan fortfarande användande en väsentligen fast uteffekt från kommunikationsterminalen, justering av datahastigheten från kommunikationsterminalen för en ny bandbredd för kommunikationskanalen, justering av den centrala nodens mottagare för kommunikations- kanalens bandbredd anpassad till den nya lägre datahastigheten för att erhålla den önskade effekttätheten per Hertz bandbredd, omallokering av bandbredd i kommunikationslänksystemet vilken inte längre används för den speciella kommunikationsterminalen vid den lägre datahastigheten för att erhålla ytterligare tillgänglig kommunikations- bandbredd vid den centrala noden för andra kanaler som då utnyttjar den frigjorda bandbredden genom minskningen av bandbredd för den speciella terminalen vilken arbetar vid den lägre datahastigheten, varvid förfarandet tillhandahåller en effektiv användning av den tillgängliga bandbredden vid systemnoden.

2. Förfarande i enlighet med krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget att justera datahastigheten i steg genom användning av basen två för att göra justeringen enkelt digitalt styrd. 10 15 20 25 30 515 837 7

3. Förfarande i enlighet med krav 2, kännetecknat av det ytterligare « l a - I 1 v steget att justera den väsentligen fasta effekten med en faktor :l,5 dB.

4. System för bibehållande av en önskad på förhand fastställd länkkvalitet från en kommunikationsterminal till en central nod i ett kommunikationslänksystem, kännetecknat av en kommunikationsterminal som har en förstärkare med väsentligen fast utgångseffekt, ett signalkvalitetsstyrorgan för att bibehålla en på förhand definierad effekttäthet per Hertz i alla kommunikationskanaler vid den centrala nodens mottagare, ett sändningsorgan som sänder från kommunikationsterminalen en kommunikationssignal vid normal datahastighet på vilken som helst kommunikationskanal till den centrala noden och mottagande av länksignalkvaliteten från den centrala noden, ett första styrorgan för mottagare i en central nod, vilket styrt av signalkvalitetsorganet, via en kommunikationskanal till kommunikations- terminalen, beordrar kommunikationsterminalen att stega ner sin data- hastighet, när den centrala noden tar emot en dålig signalkvalitet, för att bibehålla ett önskat värde på effekttätheten per Hertz bandbredd för kommunikationskanalen allokerad till kommunikationsterminalen, ett styrorgan för en kommunikationsterminal för att justera datahastigheten för kommunikationsterminalen för en ny kommunikations- kanalbandbredd, ett organ för bandbreddsstyrning av en nodmottagare som justerar den centrala nodens mottagare för en ny kommunikationskanalbandbredd anpassad till den nya lägre datahastigheten för att erhålla den önskade effekttätheten per Hertz bandbredd som styrs av signalkvalitetsorganet, ett andra styrorgan för en mottagare i en central nod som omallokerar bandbredd inte längre använd av den speciella terminalen nu vid en lägre datahastighet för att därmed erhålla ytterligare tillgängliga kommunika- tionskanaler vid den centrala noden som kommer att använda bandbredden 10 15 20 25 30 515 837 /O frigjord genom minskningen av bandbredd för den speciella terminalen som = V - , . .o arbetar vid lägre datahastighet, varvid systemet kommer att tillhandahålla en effektiv användning av den tillgängliga bandbredden vid systemnoden.

5. System enligt krav 4, kännetecknat av en justering av data- hastigheten genom användning av basen två för att göra justeringen enkelt digitalt styrd.

6. System enligt krav 5, kännetecknat av en ytterligare liten justering av den väsentligen fasta effekten med en faktor 11,5 dB runt dess medeleffekt.

7. System enligt krav 4, kännetecknat av att kommunikations- länksystemets centrala nod utgör en kommunikationssatellit.

8. System enligt krav 4, kännetecknat av att styrorganet för kommunikationstermínalen innefattar en terminalstyrnings- och gränssnitts- enhet (CIU) för att hantera terminalens funktion.

9. System enligt krav 8, kännetecknat av att terminalstyrnings- och gränssnittsenheten (CIU) tillhandahåller gränssnitt till åtminstone en perifer anordning och vidare innefattar en central styrenhet (CCU), en processor för basband (BP), en processor för upplänk (UP) och en processor för nedlänk (DP).

10. System enligt krav 9, kännetecknat av att processorn för upplänk innehåller en datahastighetsstyrning (DRC), buffertar (B), en modulator (M), en D/A-omvandlare, en frekvenssyntetisator (FS) och en uppkonverterare (UIC).

11. System enligt krav 9, kännetecknat av att processorn för nedlänk (DP) innehåller en frekvensgenerator, en nedkonverterare för basband, en A/ D-omvandlare, en demodulator och en Viterbi-dekoder. 5 1 5 8 3 7 //

12. System enligt krav 9, kännetecknat av att processorn för upplänk (UP) och processorn för nedlänk (DP) är anslutna till en signalenhet (S), vilken vidare inkluderar en uppkonverterare (UC), en effektförstärkare (HPA), en duplexer (D), en antenn (A), en lågbrusförstärkare (LNA) och en nedkonverterare (DC), varvid effektförstärkaren och lågbrusförstärkaren är kopplade till en antenn (A) via duplexern (D).