SE516994C2 - Linjärisering av effektförstärkare i ett TDMA- mobilradiosystem - Google Patents

Description

516 994 2 Inom teknikomràdet har man insett behovet av ett sätt att uppnå linjärisering av effektförstärkaren utan att använda betydande extra maskinvara och med ett minimum av sändningstid som avsätts för träning. Andra krav som máste beaktas är en minsta fördröjning mellan behovet av att sända och uppnàendet av linjäritet före sändningen och/eller minimeringen av sändningar när full linjärise- ring inte är uppnådd till en acceptabelt låg procent av samtliga sändningar.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN I enlighet med föreliggande uppfinning är ett radio- system åstadkommet vilket innefattar en basstation och ett flertal fjärradioenheter för kommunikation via tidsluckor på en tidsdelad radiokanal, varvid basstationen har organ för sändning av en synkroniseringssignal för bestämning av tidsluckornas tidanpassning och varvid var och en av fjärrenheterna har en effektförstärkare med linjärise- ringsorgan, kännetecknat av att kanalen innefattar förut bestämda linjäriseringsluckor för sändning av linjärise- ringsträningssignaler, som är inblandade mellan andra tidsluckor, och att varje fjärradioenhet innefattar organ för alstring av en linjäriseringsträningssignal under en linjäriseringstidslucka och för linjärisering av sin effektförstärkare under den tidsluckan före och oberoende av sändning av signaler under en av de andra tidsluckorna.

Under hela denna beskrivning används ordet "kanal" för att beteckna en fysisk radiokanal, dvs en given band- bredd av radiospektrumet. Uttrycket "logisk kanal" används för att beteckna en förut bestämd följd av tidsluckor på en fysisk kanal som tillsammans bildar en kommunikations- länk.

De förut bestämda linjäriseringstidsluckorna kan be- traktas som en logisk kanal och termen "gemensam linjäri- seringskanal" eller "CLCH" kommer att användas för att beteckna denna logiska kanal. 516 994 3 Uppfinningen har fördelen att samtliga användare i systemet vänder sig till den gemensamma linjäriserings- kanalen för att träna de linjära sändarna. Det har ingen betydelse om träningssignaler med hög effekt sänds på denna CLCH, eftersom samtliga enheter i systemet är synkroniserade till att inte använda denna CLCH för några andra syften.

Således erfordras inte något administrationstillägg för linjär träning av sändare i varje tidslucka (trafik- eller styrsignalering).

Företrädesvis är en CLCH anordnad på varje fysisk kanal.

Ett problem återstår när en enhet som önskar sända Såvida inte CLCH-tidsluckorna tillhandahålls mycket frekvent (vilket skulle resultera i beviljas en ny fysisk kanal. en hög kostnad för administrationstilläggssignalering och skulle vara raka motsatsen mot ändamålet med uppfinningen) kommer det att finnas en fördröjning mellan mottagning av ett kommando för att ställa in den nya kanalen och nästa CLCH-tidslucka. Det finns ett behov av att göra det möj- ligt för en sådan enhet att träna sin effektförstärkare utan fördröjning, så att den kan sända utan fördröjning och utan onödigt "stänk" på intilliggande kanaler.

I enlighet med ett fördraget särdrag hos uppfinningen innefattar var och en av fjärrenheterna organ för mottag- ning av ett kommando på en första kanal, som gör det möj- ligt för enheten att sända på en andra kanal och organ för alstring av en träningssignal i början av sändningen i den första valda tidsluckan på den andra kanalen och ingen träningssignal vid sändning på åtminstone förut bestämda, efter varandra följande tidsluckor på den kanalen.

När således, t ex, en basstation kommenderar en fjärrenhet eller en grupp av fjärrenheter att byta till en given fysisk kanal där den fysiska kanalen endast innefat- tar logiska trafikkanaler dediceras ett parti av den första relevanta tidsluckan som följer efter kommandot att gå till den kanalen till linjärisering och enheten som "516 994 4 skall sända (exempelvis den enhet som begärde kanalen) alstrar en linjäriseringsträningssignal under det första partiet av den första tidsluckan.

Företrädesvis alstrar samtliga enheter som mottar ett kommando på en första kanal, vilket kommando bringar dem att ställa in en andra kanal för mottagning av signaler på den andra kanalen, automatiskt träningssignaler i nästkom- mande tillgängliga linjäriseringstidslucka pà den andra kanalen och linjäriserar sina effektförstärkare under den tidsluckan. På detta sätt är alla medlemmar av en grupp, innefattande vilken som helst klarerare som är ansluten till basstationen via en tràdlinje, redo att sända på den nya kanalen.

Detta arrangemang har fördelen att det gör det möj- ligt för enheter att träna på den nya frekvensen på den första tillgängliga CLCH på den frekvensen utan att av- sätta extra tid för linjärisering i det fall de skulle behöva svara på den initierandes sändning.

Under det att enheten som har begärt en kanal och har instruerats att flytta till den nya kanalen omedelbart alstrar en linjäriseringsträningssekvens vid en tidpunkt som inte är avsatt för linjärisering i systemet har den enheten en benägenhet att “stänka" över till intilliggande kanaler vid den tidpunkten. Icke desto mindre reducerar arrangemanget effekten och uppträdandefrekvensen av sådan osynkroniserad träning till ett minimum.

Det är vidare ett föredraget särdrag att alla linjä- riseringssändningar skall ske vid en effektnivà som inte är väsentligt högre än den som därefter skall användas för att sända tal eller data i en trafiklucka, under antagan- det att systemet utnyttjar någon form av effektstyrning Detta säkerställer att oavsiktligt "stänk" när detta uppträder har så låg effekt för att allmänt begränsa "stänk". som möjligt, och kan även innebära att linjäriserings- träning kan komma att inte behövas under inställningsför- hàllanden med mycket effekt. "516 994 Den teknik för träning vid sidan av sändningen som beskrivs i patentansökningen UK 9204496.5 kan utnyttjas under träning för att ytterligare begränsa "stänkets" storlek.

En ytterligare, föredragen utföringsform innefattar ett basstationen tillhörigt organ för justering av tid- anpassningen av sändningen av synkroniseringssignaler med avseende på av andra basstationer sända synkroniserings- signaler, dvs frân obesläktade system som arbetar på när- belägna frekvenser, för att åstadkomma överensstämmelse mellan linjäriseringstidsluckor mellan samexisterande system.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer nu att beskrivas i form av exempel under hänvisning till rit- ningarna.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig 1 är ett blockschema över en fjärradioenhet och en basstation i enlighet med uppfinningen; Fig 2 är ett tiddiagram över flerramstrukturen hos en styr- och trafikkanal i enlighet med uppfinningen; Fig 3 är ett tiddiagram över en styrkanals dellucka; Fig 4 är ett tiddiagram över den första luckan hos en logisk trafikkanal.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig 1 åskådliggör en fjärrenhet 5 och en basstation 6 i enlighet med uppfinningen. Fjärrenheten 5 innefattar en linjäriserare 10, en upp-omvandlare ll, en effektförstär- kare 12, en återkopplingslinje 13, en ned-omvandlare 14, en fasdetektor 15 och en fasjusterare 16. Linjäriseraren och fasjusteraren står under styrning av en mikroprocessor . Enheten innefattar även en antenn 21, som är ansluten till en antennomkopplare (eller vid lämpliga omständig- heter en duplexerare) och en mottagare 24. '516 994 6 Den generella funktionen hos fjärrenheten är följan- de. Antennomkopplaren 22 ansluter selektivt antennen 21 till sändarens effektförstärkare 12 eller mottagaren 24.

När den befinner sig i sändarmod är effektförstärkaren 12 ansluten till antennen 21 och kvadraturbasbandsinsignaler inmatas till linjäriseraren 10 och detekteras samtidigt av basdetektorn 15. Efter upp-omvandling och förstärkning matas en del av den förstärkta signalen via återkopplings- slingan 13 till ned-omvandlaren 14. Som gensvar på den av fasdetektorn 15 detekterade fasen styr mikroprocessorn 20 fasjusteraren 16 och linjäriseraren 10 för justering av fasen respektive amplituden i den slinga som bildas av elementen 10 till 14.

I avsikt att uppnå optimala prestanda är det nödvän- digt att driva àterkopplingslingan vid den optimala sling- faspunkten för en stabil funktion och maximal förstärkning utan klippning för maximal verkningsgrad. I avsikt att finna dessa optimala parametrar införs en träningssekvens till linjäriseraren 10. Träningssekvensen har företrädes- vis en vàgform som beskrivs i patentansökningen GB 9204496.5 och som även beskrivs i patentet US-5 066 923.

Den exakta tiden för sändning av denna sekvens styrs av mikroprocessorn 20.

Elementen 10-24 i fjärrenheten 5 är kopierade som I fallet med bassta- elementen 10'-24' i basstationen 6. tionen 6 styr mikroprocessorn 20' synkroniseringen och inmatar periodiskt synkroniseringssekvenser till linjäri- seraren 10', med vilken fjärrenheten 5 kommer att synkro- niseras.

I fallet med en fjärrenhet (exempelvis en portabel eller mobil radio) kommer mikroprocessorn 20 att bringa omkopplaren 22 att omkoppla till mottagning, såsom en normal mod i vilken mottagaren 24 kommer att motta synkro- niseringssekvenser från en basstation och tidanpassningen kommer att härledas ur dessa synkroniseringssekvenser. 516 994 7 I Fig 2 visas en föredragen multiramsstruktur. Multi- ramsstrukturen innefattar totalt 18 ramar, vilka var och en är indelad i luckor. Den första ramen betecknas SACCH:er (långsamma, förenade styrkanaler). Var och en av de andra 17 ramarna innefattar fyra luckor 110 till 113, såsom visas till höger i figuren. Tre av luckorna 110 till 113 innefattar var och en 508 bitar, såsom visas nederst i Fig 2 med beteckningen “normal trafikkanal". Den fjärde är indelad i två delluckor och visas i Fig 3. Fig 3 visar som är en av del- luckorna lll till 113. Styrkanalsdelluckan har samma längd som en trafiklucka. strukturen hos en styrkanals lucka, Inom en styrkanals lucka finns det två styrkanalsdelluckar av typen direktåtkomst, vilka var och en visas nederst i Fig 3.

Såsom visas till vänster i Fig 2 är nämnda SACCH:er utbredda över fyra luckor 115 till 118. tid 120 om 4 msek finns i början av SACCH-ramen före den En sändartränings- första SACCH-luckan. Denna 4 msek lucka är den gemensamma linjäriseringskanalen som är åstadkommen i enlighet med uppfinningen.

Andra fysiska kanaler indelas i flera ramar, såsom visas i Fig 2, med SACCH-ramar och CLCH-tidsluckor, men .dessa andra kanaler innefattar trafikluckor, såsom visas i Fig 2, i stället för styrluckor av den typ som visas i Fig 3.

Fördelen med att ha en CLCH är att administrations- tillägget för sändarens linjärträning är borttaget från samtliga tidsluckor. Sändarens träningstid om 4 msek upp- träder nu endast en gång per multiram (ungefär 1 gång/sek). Samtliga tidsluckor erfordrar nu endast admini- strationstillägg för uppåtgående/nedåtgående rampändar och synkronisering, med undantag för den första sändningen på en trafikkanal (beskrives nedan).

Tillvägagångssättet för att utnyttja nämnda CLCH är följande. När en radio slås till av en användare är den första operationen att registrera sig i systemet. Innan några sändningar görs synkroniserar sig radioenheten först 516 994 8 på bassändningarna och lagrar systemparametrar, exempelvis kanalfrekvenser, innefattande CLCH-detaljer. Radion väntar därefter tills systemets CLCH uppträder och tränar sin linjära sändare under den 4 msek långa CLCH-perioden. Vid denna tidpunkt är radion nu redo att kommunicera.

Den första sändningen på en trafikkanal på någon I detta fall påförs (130) en träningstid om 4 msek för att göra en anpassning för annan frekvens visas i Fig 4. vilken som helst återträning som erfordras på grund av ett byte av kanalfrekvens. Utan denna träningstid skulle en enhet som begär en trafikkanal och beviljas en trafikkanal på någon annan frekvens behöver vänta till nästa CLCH- -tidslucka på den frekvensen innan den skulle kunna träna och sända. Detta skulle kunna införa fördröjning om 1 sek eller mer i sändningen, vilket är en oönskad fördröjning.

Sändaren har organ för övervakning av de kritiska parametrarna som påverkar dess linjära prestanda, såsom vswR, Dessa organ beskrivs i patentansökningen US-9204497.3. När batterispänning, temperatur, sändareffekt, etc. den en gång har blivit linjär behöver sändaren endast återlinjäriseras när driftsförhållandena har ändra sig så mycket att de påverkar kritiska parametervärden märkbart.

Detta är en relativt långsam process och i allmänhet sker inte några betydande ändringar under perioder om i medel- tal 20-30 sek. Därför är kravet på en sändare att träna sig igen i typfallet i storleksordningen l gång/min och således är inverkan av implementeringen av CLCH-funktionen på batteriets livslängd minimal.

Exempelvis kommer en radiosändare i tomgångsmod att övervaka sina kritiska parametrar på lämpligt sätt och om betydande ändringar i driftsförhållandena har uppkommit utför radion åter en träning under nästa CLCH. En sändare i arkiv mod tar sitt eget beslut att träna igen vid nästa CLCH under ett samtal utan någon intryckning av PTT-knappen (tryck-för-att-tala) och utan att något kommando mottas från basstationen och utan något avbrott i sändningen. 516 994 9 Om en enhet skall sända vid en nivå huvudsakligen under full effekt (vilket bestäms av signalstyrkan i den utgående signaleringen) kan den besluta att avstå från träning helt.

I avsikt att undvika interferens med intilliggande system är en mekanism anordnad medelst vilken mikroproces- sorn 20 i basstationen detekterar regelbunden interferens, som tyder på att ett intilliggande system har regelbundna CLCH-tidsluckor, och som gensvar på denna detektering justerar mikroprocessorn 20 sin huvudklockas tidanpassning framåt eller bakåt för att reducera det kortare interval- let mellan dess CLCH-luckor och det intilliggande syste- mets CHLC-luckor, Till slut kommer samtliga system inom ett kontinuerligt geo- tills dessa luckor sammanfaller. grafiskt område att synkronisera sig med varandra.

Sammanfattningsvis gör uppfinningen det möjligt för sändaren att alltid vara tillgänglig för drift, när den en gång är registrerad i systemet, vilket minimerar tiderna för upprättande av ett samtal. Dessutom ökar elimineringen av administrationstillägg för åtkomst från såväl luckor I typfal- let kan en total signaleringskapacitet som är större än 44 som delluckor signaleringskapaciteten avsevärt. bitar per dellucka på RACH:en uppnås med kända förfaranden (dvs en varaktighet hos delluckan på 7 msek med 4 msek linjär träning). Med CLCH-sättet kan en RACH nu uppbära signaler om 162 bitar (totalt).

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 516 994 10 PATENTKRAV

1. Radiosystem innefattande: en basstation (6) och ett flertal fjärradioenheter (5) för kommunikation medelst tidsluckor pà en tiddelad radiokanal, varvid basstationen har organ (20', l2') för sändning av en synkroniseringssignal för definiering av tidsluckor- nas tidanpassning, och varvid var och en av fjärrenheterna har en effektför- 13, 15, 16), av att kanalen innefattar stärkare (12) med linjäriseringsorgan (10, k ä n n e t e c k n a t förutbestämda linjäriseringstidsluckor (120) för sändning av träningssignaler, som är inblandade mellan andra tids- luckor och att varje fjärradioenhet innefattar organ (20) för alstring av en träningssignal under en linjäriseringstids- lucka och för linjärisering av sin effektförstärkare (12) under den tidsluckan före och oberoende av sändning av signaler under en av nämnda andra tidsluckor.

2. System enligt patentkrav 1, för kommunikation över ett flertal tiddelade kanaler på olika frekvenser, varvid varje kanal innefattar förut bestämda linjäriseringstids- luckor för sändning av träningssignaler, vilka är inblan- dade mellan andra tidsluckor (110-113).

3. System enligt patentkrav 2, i vilket var och en av fjärrenheterna innefattar organ för mottagning av ett kom- mando pà en första kanal för att göra det möjligt för en- heten att sända på en andra kanal, och organ för alstring av en träningssignal och linjärisering av sin effektför- stärkare (12) i början av sändningen i en första vald tidslucka på den andra kanalen och ingen träningssignal vid sändning i åtminstone förut bestämda, efter varandra följande tidsluckor pà den kanalen. 10 15 20 25 30 35 1516 994 ll

4. System enligt patentkrav 2 eller 3, i vilket var och en av fjärrenheterna innefattar organ för mottagning av ett kommando på en första kanal, vilket bringar den att ställa in en andra kanal för mottagning av signaler på den andra kanalen, och organ för negligering av ett första parti av en första vald tidslucka på den andra kanalen.

5. System enligt patentkrav 2, 3 eller 4, i vilket var och en av fjärrenheterna innefattar organ för mot- tagning av ett kommando pá en första kanal, vilket komman- do bringar den att ställa in en andra kanal för mottagning av signaler pà den andra kanalen, och organ för automatisk alstring av en träningssignal i nästa tillgänglig linjäri- seringstidslucka på den andra kanalen och linjärisering av sin effektförstärkare under den tidsluckan.

6. System enligt något av föregående patentkrav, vidare innefattande organ tillhörande basstationen för justering av tidanpassningen av sändning av synkronise- ringssignaler med avseende på av andra basstationer sända synkroniseringssignaler.

7. Radioenhet för drift i ett radiosystem som har en tiddelad radiokanal, vilken radioenhet innefattar: en mottagare (24) för mottagning av synkroniserings- signaler för synkronisering till kanalen och en sändare, som har en effektförstärkare (12) med 13, 15, 16), organ (20) för alst- ring av en linjäriseringsträningssignal, organ för inmat- linjäriseringsorgan (10, ning av ett kommando att sända andra signaler och organ för sändning av dessa andra signaler vid inmatning av ett sådant kommando, k ä n n e t e c k n a d av att kanalen innefattar förut bestämda linjäriseringstids- luckor (120) för sändning av träningssignaler, som är in- blandade mellan andra tidsluckor för sändning av nämnda andra signaler och att radioenheten (5) innefattar organ (20) för alst- ring av en träningssignal under en linjäriseringstidslucka och för linjärisering av effektförstärkaren under den 10 15 20 25 30 35 1516 994 12 tidsluckan oberoende av inmatning av en instruktion att sända nämnda andra signaler.

8. Radioenhet enligt patentkrav 7, innefattande organ (24) för mottagning av ett kommando på en första kanal, vilket kommando gör det möjligt för enheten att sända pà en andra kanal, och organ (20) för alstring av en trä- ningssignal och för linjärisering av sin effektförstärkare i början av sändningen i en första vald tidslucka pà den andra kanalen och för ingen alstring av någon tränings- signal vid sändning i åtminstone förut bestämda, efter varandra följande tidsluckor på den kanalen.

9. Radioenhet enligt patentkrav 7 eller 8, innefat- tande organ (24, 20) för mottagning av ett kommando på en första kanal, vilket kommando bringar den att ställa in en andra kanal för mottagning av signaler pà den andra kana- len, och organ (20) för negligering av ett första parti av en första vald tidslucka på den andra kanalen.

10. Radioenhet enligt patentkrav 7, 8 eller 9, inne- fattande organ (24) för mottagning av ett kommando pà en första kanal, vilket kommando bringar den att ställa in en andra kanal för mottagning av signaler på den andra kana- len, och organ för automatisk alstring av en träningssig- nal i nästa tillgängliga linjäriseringstidslucka pà den andra kanalen och linjärisering av enhetens effektför- stärkare under den tidsluckan.

11. Radioenhet enligt något av patentkraven 7 till 10, innefattande organ för övervakning av driftsförhàllan- dena för enheten och organ för ny alstring av en tränings- signal under en linjäriseringstidslucka och för linjärise- ring av effektförstärkaren under den tidsluckan som gen- svar på endast nämnda organ för övervakning av driftsför- hàllanden.

12. Radioenhet enligt något av patentkrav 7 till 11, vidare innefattande ställbara isolationsorgan för selektiv reducering av rf-sändning under alstringen av linjärise- ringsträningssignalen. 10 15 20 25 30 35 '516 994 13

13. Radioenhet för arbete i ett radiosystem som har en tiddelad radiokanal, som har förut bestämda tränings- tidsluckor (120) för sändning av träningssekvenser vilka är inblandade mellan trafiktidsluckor, vilken radioenhet innefattar: en mottagare (24) för mottagning av synkroniserings- signaler för synkronisering med kanalen och organ (20) som bringar mottagaren att motta signaler pà radiokanalen under utvalda trafiktidsluckor och att negligera signaler på radiokanalen under nämnda förut bestämda träningstidsluckor.