SE517380C2 - Metod och anordning för tillvaratagande av frekvensutrymme i ett trådlöst kommunikationssystem med osymmetrisk trafikbelastning - Google Patents

Description

25 30 Sivizso mottaga) blir därför dåligt utnyttjad, samtidigt som överföringen av de aktuella datamängderna tar relativt lång tid att överföra.

Ett sätt att uppnå förbättrad användning av tillgänglig bandbredd i ett system med osymmetriskt överföringsbehov är att utnyttja så kallad tidsdelning eller tidsmultiplexing, vilket innebär att anordningarna sänder på samma frekvens, vid olika tillfällen, och under så lång tid som behövs för att informationen skall kunna överföras. En nackdel med denna lösning är att möjligheten till frekvensduplex går förlorad. Ytterligare en nackdel med denna typ av lösning är att frekvenstilldelande myndigheter ofta kräver att mottagning sker på ett frekvensområde och sändning på ett annat, vilket inte kan tillgodoses i rent tidsmultliplexade system.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det föreligger således ett behov av att kunna ta tillvara bandbredd reserverad ett trådlöst kommunikationssystem vid tillfällen när anordningen inte behöver den för sändning respektive mottagning i en anordning i bandbredd som har reserverats för mottagning eller för sändning, samtidigt som det skall finnas bibehållen möjlighet till frekvensduplex.

Detta behov löses enligt föreliggande uppfinning med hjälp av en första kommunikationsanordning avsedd för kommunikation med en andra kommunikationsanordning, vilken första anordning är försedd med medel för att samtidigt sända på en första frekvens och mottaga på en andra frekvens.

Den första anordningen är försedd med medel för att i samverkan med motsvarande medel hos den andra anordningen, utgående från respektive anordnings behov av att inom ett visst tidsintervall sända information, dela upp nämnda tidsintervall i ett antal delintervall, varvid den första enheten är försedd med medel för att samtidigt sända på både den första och den andra frekvensen. '10 15 20 25 30 1517.' zso Uppfinningen innefattar även en första kommunikationsanordning för kommunikation med en andra kommunikationsanordning, vilken första anordning är försedd med medel för att samtidigt sända på en första frekvens och mottaga på en andra frekvens, vilken första anordning är försedd med medel för att i samverkan med motsvarande medel hos den andra anordningen, utgående från respektive anordnings behov-av att inom ett visst tidsintervall sända information till den andra anordning, dela upp nämnda tidsintervall i ett antal delintervall, varvid den första anordningen är försedd med medel för att samtidigt mottaga på både den första och den andra frekvensen.

"Detta ger en mycket stor grad av flexibilitet, eftersom en och samma anordning adaptivt efter behov kan utnyttja sin tilldelade bandbredd antingen för att samtidigt sända och mottaga, eller bara sända, eller bara mottaga, allt efter aktuellt behov.

Ytterligare en fördel med en anordning enligt uppfinningen är att den kan användas tillsammans både med anordningar som sänder och mottager samtidigt och med utrustningar som sänder och mottager växelvis. Detta gör att en anordning enligt uppfinningen kan användas tillsammans med utrustningar ur befintliga system såväl som utrustningar enligt framtida system, samtidigt som äldre typer av utrustningar kan passas in i system som huvudsakligen innefattar anordningar enligt uppfinningen.

De anordningar som innefattas i uppfinningen kan med fördel kombineras för att bilda ett kommunikationssystem innefattande en första och en andra kommunikationsanordning avsedda att överföra information till varandra, där vardera anordningen innefattar medel för att samtidigt sända på en första frekvens och mottaga pà en andra frekvens, varvid den första och den andra anordningen bägge är försedda med medel för att i samverkan med varandra, utgående från respektive anordnings behov av att inom ett visst tidsintervall sända information, dela upp nämnda tidsintervall i ett antal 10 15 20 25 30 :517f 380 delintervall, varvid den första anordningen innefattar medel för att inom ett antal av nämnda delintervall samtidigt sända på både den första och den andra frekvensen och den andra anordningen innefattar medel för att inom dessa delintervall samtidigt ta emot på både den första och den andra frekvensen.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med hjälp av de bifogade bilderna, i vilka Fig 1 visar ett exempel på ett kommunikationssystem enligt uppfinningen, och Fig 2 visar ett grovt flödesschema över ett möjligt sätt att utföra uppfinningen, och Fig 3 visar ett antal möjliga sätt att använda ett system med anordningar enligt uppfinningen, och Fig 4 och 5 visar varianter av ett system med anordningar enligt uppfinningen, och Fig 6a och 6b visar exempel på känd teknik, och Fig 7a och 7b visar ett exempel enligt uppfinningen pà utnyttjande av tillgänglig bandbredd, och Fig 8 visar ett exempel på en ytterligare utbyggnad i ett system enligt uppfinningen, och Fig 9 visar en variant på anordningar enligt uppfinningen.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Uppfinningen kommer nedan att skildras utförligt med hjälp av ett antal exempel, vilka samtliga kommer att visa uppfinningen tillämpad på trådlös kommunikation. Uppfinningen kan dock även tillämpas pà andra typer av kommunikationssystem där det finns önskemål om att bättre ta tillvara tillgänglig bandbredd. '10 15 20 25 30 517fzso n u uno nu I fig 1 visas ett exempel på ett kommunikationssystem 100 uppbyggt med anordningar enligt uppfinningen. Systemet i figuren innefattar fyra delanordningar A, B, C, D, vilka i grupper om två anordningar A/B;C/D utgör vardera änden i en förbindelse. Varje delanordning A,B,C,D i sig innehåller bàde en sändare och en mottagare, vilka kan sända respektive mottaga på en viss frekvens, med en viss bandbredd och -en viss maximal överföringskapacitet. De olika delanordningarna sänder/mottager pà frekvenser som benämns enligt följande i beskrivningen och i ritningarna: A - f1 B - f; C-f; "D 'f-'f4 Det faktum att en delanordning A,B,C,D enligt uppfinningen innehåller både en sändare och en mottagare gör att ett system enligt uppfinningen får stor flexibilitet vad gäller att utnyttja den bandbredd som är tillgänglig för systemet. Detta kommer att skildras nedan med hjälp av ett antal exempel på olika konflgurationer som blir möjliga för systemet.

I en möjlig konfiguration av systemet i fig 1 sänder delanordningarna A och D, samtidigt som delanordningama B och C tar emot, vilket med andra ord innebär att sändarna i A och D är aktiva, samtidigt som mottagarna i B och C är aktiva. De sändande delanordningama sänder med en viss bandbredd, centrerat kring en viss centerfrekvens i denna bandbredd. Centerfrekvensen för en sändande delanordning motsvaras av centerfrekvensen för den mottagande delanordning som den överför information till, med andra ord har delanordningama A och C respektive B och D samma centerfrekvensen Denna konfiguration, lika mycket sändning och mottagning åt ömse håll, fungerar väl i tillämpningar som exempelvis tal, där i princip lika mycket information skall överföras. I andra typer av tillämpningar, exempelvis dataöverföring, kan dock behovet av att överföra information vara mycket större för den ena sändaren än för den andra, vilket gör att den bandbredd 10 15 20 25 30 1517380 u n uno nu som finns tillgänglig för den ena sändaren kommer att vara dåligt utnyttjad, samtidigt som den information som skall överföras från den andra sändaren kommer att överföras långsamt på grund av begränsad bandbredd.

I ett system likt det i fig 1, med anordningar enligt uppflnningen, kan den tillgängliga bandbredden tillvaratas genom att adaptivt aktivera/deaktivera sändare eller mottagare i de olika delanordningama. Aktiveringen eller deaktiveringen kan styras på ett antal olika sätt, vilket kommer att beskrivas närmare längre fram. En metod för att med hjälp av systemet tillvarata bandbredd visas översiktligt i flödesschemat i fig 2, vilket har följande huvudsakliga steg: Först undersöks behovet av att överföra information hos de olika anordningarna (ruta 22,24), vilka i fig 1 utgörs av delanordningarna A och B respektive C och D. Det undersökta behovet bör avse ett visst bestämt tidsintervall, T1-TN, efter vilket behovet undersöks igen.(ruta 28). Utgående från respektive anordnings behov av att överföra information, med andra ord dess behov av bandbredd under det aktuella tidsintervallet kan de olika delanordningama konfigureras för att bäst ta tillvara det totala systemets behov av bandbredd (ruta 26), genom att respektive anordnings sändare eller mottagare aktiverasldeaktiveras under hela eller delar av intervallet.

Efter intervallets slut sker en ny undersökning för nästa period, och förloppet i fig 2 upprepas under så läng tid som önskas.

För att ytterligare tydliggöra hur ett system med anordningar enligt uppflnningen kan utnyttjas kan följande exempel användas: under ett av de ovan beskrivna tidsintervallen kommer behovet att överföra information hos den första anordningen A/B att understiga en viss förutbestämd gräns, samtidigt som den andra anordningens C/D behov av att överföra information under samma tidsintervall överstiger en annan förutbestämd gräns. För att då utnyttja den bandbredd som är tillgänglig för systemet aktiveras mottagarna 5 '10 15 20 25 30 1517! 380 .oo en hos delanordningarna i den första gruppen, A och B, samtidigt som sändarna hos delanordningarna i den andra gruppen, C och D, aktiveras. Således kommer all tillgänglig bandbredd att användas för att överföra data från C och D till A och B. Med frekvensbeteckningar enligt ovan kommer således fi = f3 och f4=f2. l fig 3 visas en tabell över olika möjliga konfigurationer för ett system enligt uppfinningen. Genomgående har använts samma frekvensbeteckningar som ovan, med andra ord är f1 frekvensen för A, f2 frekvensen för B, f3 frekvensen för C och f., frekvensen för D. kl 4 visas systemet fràn fig 1, nu benämnt 400 och utökat med en styranordning CT för vardera av de två anordningama A/B och C/D i systemet. Styranordningens funktion är att kontinuerligt och adaptivt över sändare respektive hos aktivera/deaktivera mottagare tiden delanordningama A,B,C,D i respektive anordning. Denna aktivering respektive deaktivering kan ske utgående från information som erhålles på en stor mängd sätt, vilka är uppenbara för fackmannen och därför inte kommer att räknas upp här, men som ett exempel kan nämnas att informationen kan erhållas från en yttre central till vilken anordningarna skickar uppgifter om sina överföringsbehov under det eller de nästkommande tidsintervallen. En annan möjlighet är att varje anordning via en eller flera av sina delanordningar i början av ett tidsintervall sänder information till den andra anordningen om hur mycket information anordningen behöver överföra under ett eller flera kommande tidsintervall. lfig 5 visas systemet frän fig 4, utökat med en yttre styranordning CT' av den typ som har nämnts ovan. Denna yttre styrcentral CT' styr de styranordningar CT som är anslutna till de olika anordningarna i systemet, vilket den gör utgående från information som kommer från grupperna, företrädesvis via respektive grupps styranordning CT. nu 10 15 20 25 30 517' san n n »nu n.

I fig 6a och 6b visas, för att underlätta förståelsen för uppfinningen, hur ett traditionellt kommunikationssystem med så kallad frekvensduplex fungerar.

Ett sådant system är i princip uppbyggt som systemet i fig 2, men med den viktiga skillnaden att var och en av de i ett sådant system ingående delanordningama enbart är försedd med antingen en sändare eller en mottagare, samt med den ytterligare skillnaden att de styranordningar som har tillförts enligt uppfinningen saknas i kända system. l fig 6a visas på en första axel (Rx) respektive anordnings A/B; C/D mottagning, på en andra axel (f) visas frekvensområde och bandbredd för mottagningen hos varje anordning, och på en tredje axel (t) visas tiden. Den första anordningen A/B visas med heldragna linjer, och den andra anordningen C/D med streckade linjer, och som visas i bilden mottager den första anordningen på ett frekvensområde B1 och den andra anordningen på ett frekvensområde BZ, där de två frekvensområdena är åtskilda av ett så kallat duplexavstånd, Af. l fig 6b visas på den första axeln (Rx) respektive anordnings A/B; C/D sändning, på den andra axeln (f) visas det frekvensområde och den bandbredd som sändningen sker på, och på den tredje axeln (t) visas tiden.

Som visas i bilden sänder den första anordningen A/B på ett frekvensområde 82 som motsvarar den andra anordningens C/D mottagningsområde och vice VGFSG.

Av fig 6a och 6b framgår således att i traditionella system sänder och mottager varje anordning samtidigt och lika mycket, oavsett verkligt behov. l fig 7a och 7b visas med tredimensionella diagram motsvarande de i fig 6a och 6b hur en anordning A/B; C/D enligt uppfinningen kan användas i ett kommunikationssystem för att utnyttja den tillgängliga bandbredden bättre tidsintervall, variera vilka under ett visst genom att ”10 15 20 25 30 5117 380 anordningar/delanordningar som sänder respektive mottager vid olika tillfällen.

På en första axel (Rx) i fig 7a visas vilken delanordning i respektive anordning som mottager för tillfället, på en andra axel (f) visas den bandbredd som är reserverad för mottagning, och på en-tredje axel (t) visas tiden. Mottagning för delanordningarna i den första anordningen A/B visas med heldragna linjer, och mottagning för delanordningarna i den andra anordningen C/D med streckade linjer. På motsvarande sätt visas i fig 7b vilken delanordning A,B,C,D i respektive anordning A/B;C/Dsom sänder för tillfället. Även i fig 7b visas den första anordningen A/B med heldragna linjer, "ochå den andra anordningen C/D med streckade linjer.

Den totala tid som sändning och 'mottagning visas i diagrammen i fig 7a och 7b representerar ett av de tidsintervall som har beskrivits ovan i anslutning till bland annat fig 2, och motsvarar således Tj-TN i fig 2. På frekvensaxeln i fig 7a visas två frekvensområden, B1 och 82, åtskilda av ett så kallat duplexavstànd, Af. De två frekvensomràden B1 och 82 är lämpligtvis men ej nödvändigtvis lika stora, och varje frekvensområde utnyttjas av en sändare samt av en mottagare.

Under det visade tidsintervallet överstiger den första anordningens A/B behov av att sända information en viss förutbestämd nivå, samtidigt som den andra anordningens C/D behov av att sända information understiger en viss förutbestämd nivå. Pà grund av detta har tidsintervallet av styranordningama för systemet delats in i ett antal delintervall, i det aktuella exemplet fyra stycken, under vilka olika delanordningar i de olika anordníngarna sänder respektive mottager. Under det första delintervallet sänder bägge sändarna i den första anordningen A/B, en pà vardera frekvensområdet B1 respektive 82, samtidigt som bägge mottagarna i den andra anordningen C/D tar emot på samma frekvensområden, en mottagare per frekvensområde. 10 15 20 25 30 517.' 380 v nu nu 10 Under de andra och tredje delintervallen är en av sändarna i den andra anordningen aktiverad, och sänder på det första frekvensområdet B1, samtidigt som en av sändarna i den andra anordningen är aktiverad och sänder pà det andra frekvensområdet B2. Den deianordning i respektive anordning som inte sänder har sin mottagare aktiverad, vilket gör att under de andra och tredje delintervallen finns en sändare och en mottagare aktiverad i respektive anordning.

Under det fjärde delintervallet är, på grund av det högre överföringsbehovet hos den första anordningen, bägge sändarna i den första anordningen A/B aktiverade, vilket även innebär att bägge mottagarna i den andra anordningen C/D är aktiverade.

På grund av att varje deianordning A, B, C, D enligt systemet har försetts med både sändare och mottagare, samt med hjälp av styranordningarna enligt uppfinningen, har således under det totala tidsintervallet den första anordningen A/B kunnat sända under en större del av den totala tiden än i ett traditionellt system med frekvensduplex, där varje anordning enbart kan sända under 50 % av bandbredden var, oavsett verkligt behov. Att det totala tidsintervallet i exemplet i fig 7a och 7b delades in i fyra delintervall skall enbart ses som exempel, mängden delintervall som det totala intervallet delas in i kan givetvis styras i stort sett godtyckligt utgående från det aktuella behovet. Uppfinningen gör det således möjligt att med stor flexibilitet ta tillvara den bandbredd som systemet förfogar över, för att tillgodose det aktuella överföringsbehovet.

Ett system enligt uppfinningen kan givetvis förses med i princip godtyckligt antal delanordningar av typen A, B, C, D, varvid olika fördelar uppnås. I fig 8 visas ett exempel på ett system av samma principiella typ som har beskrivits ovan och visats i fig 1, fig 4 och fig 5. I systemet i fig 8 har dock anordningen A/B utökats med ytterligare en deianordning benämnd E, vilken i princip är av samma slag som delanordningarna A, B, C, D, med andra ord är '10 15 20 25 517 380 ø :nu nu 11 delanordningen E försedd med både sändare och mottagare, och kan antingen sända eller mottaga på en viss frekvens, med en viss bandbredd och en viss överföringskapacitet. Bland de fördelar som vinns med ett system av denna typ kan nämnas möjligheten att utjämna större obalanser i överföringsbehovet än vad som är möjligt med de system som har tvà delanordningar (A/B; C/D), samt möjligheten för delanordningen E att ersätta någon av delanordningarna A eller B om dessa skulle drabbas av fel.

Lämpligtvis är därför delanordningen E anordnad så att den kan styras att arbeta pà antingen samma frekvens som delanordningen A-f1, eller på samma frekvens som delanordningen B-fg. “l fig' 9 visas ytterligare en möjlighet som kan tillämpas på delanordningar i ett system enligt uppfinningen: En sändare eller mottagare är vanligtvis försedd med ett önskat bandpassfilter som enbart släpper igenom ett frekvensomräde. Om man vill kunna styra den frekvens (f1, fz, fa, f4) som en delanordning (A, B, C, D, E) arbetar på bör man ha möjlighet att även styra bandpassfiltrets passband, med andra ord att kunna flytta passbandets centerfrekvens. Delanordningarna i fig 9 har försetts med sådana varierbara bandpassfilter mellan sänd/mottagarmodulerna och antennen. Som visas i fig 9 kan delanordningarna (A/B) i en anordning dela på en och samma antenn, eller så kan de som visats i fig 1, fig 4 och fig 5 ha var sin antenn.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna exemplen på utföringsformer, utan kan fritt varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (9)

10 15 20 25 30 517 380 12 PATENTKRAV

1. En första kommunikationsanordning (A/B) för trådlös kommunikation med en andra kommunikationsanordning (C/D), vilken första anordning är försedd med medel för att samtidigt sända (A) på en första frekvens och mottaga (B) på en andra frekvens, kännetecknad därav att den första anordningen (A/B) är försedd med medel för att i samverkan med motsvarande medel hos den andra anordningen (C/D), utgående från respektive anordnings behov av att inom ett visst tidsintervall sända information, dela upp nämnda tidsintervall i ett antal delintervall, varvid den första anordningen är försedd med medel för att samtidigt mottaga på både den första och den andra frekvensen.

2. En första kommunikationsanordning enligt krav 1, försedd med medel för att informera en andra anordning om hur mycket trafik den första anordningen behöver överföra till den andra anordningen under ett visst tidsintervall.

3. En första kommunikationsanordning (A/B) för trådlös kommunikation med en andra kommunikationsanordning (C/D), vilken första anordning är försedd med medel för att samtidigt sända (A) på en första frekvens och mottaga (B) på en andra frekvens, kännetecknad därav att den första anordningen (A/B) är försedd med medel för att i samverkan med motsvarande medel hos den andra anordningen (C/D), utgående från respektive anordnings behov av att inom ett visst tidsintervall sända information, dela upp nämnda tidsintervall i ett antal delintervall, varvid den första anordningen är försedd med medel för att samtidigt sända på både den första och den andra frekvensen.

4. En första kommunikationsanordning enligt krav 3, försedd med medel för att informera en andra anordning om hur mycket trafik den första anordningen behöver överföra till den andra anordningen under ett visst tidsintervall. '10 15 20 25 30 517 fzso 13

5. En kommunikationsanordning enligt något av krav 1-4, vidare försedd med ett varierbart bandpassfilter vilket kan anslutas mellan sänd/mottagarmoduler och en antenn.

6. Ett system för trådlös kommunikation, innefattande en första (A/B) och en andra (C/D) kommunikationsanordning avsedda att överföra information till varandra, där vardera anordningen (A/B;C/D) innefattar medel för att samtidigt sända på en första frekvens och mottaga på en andra frekvens, kännetecknad därav att den första (A/B) och den andra (C/D) anordningen bägge är försedda med medel för att i samverkan med varandra, utgående från respektive anordnings behov av att inom ett visst tidsintervall sända åiinfokrmation, dela upp nämnda tidsintervall i ett antal delintervall, varvid den första anordningen innefattar medel (A/B) för att inom nämnda delintervall samtidigt sända på både den första och den andra frekvensen och den andra anordningen innefattar medel (C/D) för att inom nämnda delintervall samtidigt ta emot på både den första och den andra frekvensen.

7. Ett kommunikationssystemenligt krav 6, i vilket den första och den andra kommunikationsanordningen är försedda med medel för att informera varandra om sina behov av att överföra information under ett tidsintervall.

8. Metod för att tillvarata den tillgängliga bandbredden i ett trådlöst kommunikationssystem vilket innefattar en första (A/B) och en andra (C/D) kommunikationsanordning avsedda att överföra information till varandra, där vardera anordningen (A/B;C/D) samtidigt kan sända på en första frekvens och mottaga på en andra frekvens, kännetecknad därav att utgående från respektive anordnings behov av att inom ett visst tidsintervall sända information, delas nämnda tidsintervall upp i ett antal delintervall, varvid inom »ett antal av nämnda delintervall den första anordningen samtidigt sänder på både den första och den andra frekvensen och den andra anordningen under dessa delintervall samtidigt tar emot på både den första och den andra frekvensen. u -e-ø v. 517 f 3 80 §II= ' " uno no 14

9. Metod enligt krav 8, enligt vilken information om respektive anordnings behov av att inom ett visst tidsintervall sända information överförs mellan anordningarna.