FI99182C - Menetelmä tukiaseman yleislähetyskanavan kuuluvuuden parantamiseksi, sekä solukkoradiojärjestelmä - Google Patents

Description

99182

Menetelmä tukiaseman yleislähetyskanavan kuuluvuuden parantamiseksi, sekä solukkoradiojärjestelmä Tämän keksinnön kohteena on menetelmä tukiaseman 5 yleislähetyskanavan kuuluvuuden parantamiseksi radiojärjestelmässä, jossa lähetinyksiköt on jaettu TDMA/FDMA-pe-riaatteella kanaviin, tukiasemien käsittäessä välineet radioyhteyden muodostamiseksi niiden radiopeittoalueella sijaitseviin radioyksikköihin, sekä välineet yleislähe-10 tyskanavan lähettämiseksi, jolloin järjestelmään kuuluu ainakin kaksi sellaista tukiasemaa, jotka on sovitettu lähettämään yleislähetyskanavaa samaa ennalta määrättyä taajuuskanavaa hyödyntämällä. Keksinnön kohteena on edelleen solukkoradiojärjestelmä, joka käsittää tukiasemia, 15 joiden lähetinyksiköt on jaettu TDMA/FDMA-periaatteella kanaviin, tuki-asemien käsittäessä välineet radioyhteyden muodostamiseksi niiden radiopeittoalueella sijaitseviin radioyksikköihin, sekä välineet yleislähetyskanavan lähettämiseksi, jolloin järjestelmään kuuluu ainakin kaksi sel-20 laista tukiasemaa, jotka on sovitettu lähettämään yleislä-hetyskanavaa samaa ennalta määrättyä taajuuskanavaa hyödyntämällä.

Keksintö liittyy TDMA/FDMA-periaatteella (Time Division Multiple Access/Frequency Division Multiple Access) 25 liikennekanaviin jaettuihin matkaviestinjärjestelmiin, ja #t’*· erityisesti GSM- (Groupe Special Mobile) sekä DCS-järjes- telinään (Digital Cellular System). Keksintö liittyy eri- *· tyisesti ongelmaan, joka syntyy, kun useammassa lähekkäin • « · · .r. sijaitsevassa radiosolussa joudutaan käyttämään samoja 30 taajuuskanavia, jolloin eri radiosolujen signaalit sekoit- .•4 tuvat ja häiritsevät toisiaan.

• · * '... GSM- ja DCS-järjestelmien BCCH-kanava (Broadcast • » ·

Control CHannel) eli yleislähetyskanava on eräs esimerkki sellaisesta kanavasta, jota usean lähekkäin sijaitsevan 35 radiosolun tukiasema lähettää samalla taajuuskanavalla.

2 99182

Tukiasemat käyttävät kyseistä taajuuskanavaa myös muihin tarkoituksiin, kuten esimerkiksi normaalina liikennekana-vana, koska BCCH-kanava tarvitsee vain yhden käytettävissä olevista aikaväleistä. Yleislähetyskanavalla tukiasema lä-5 hettää informaatiota koskien kyseessä olevaa radiosolua, kuten esimerkiksi tietoja käytettävien liikennekanavien taajuuksista.

Tietyssä radiosolussa oleva radioyksikkö kuuntelee oman radiosolunsa yleislähetyskanavan lisäksi myös ympä-10 röivien solujen yleislähetyskanavaa, jolloin se dekoodaa vastaanotetut radiosignaalit, sekä suorittaa mittauksia koskien vastaanotetun signaalin tehotasoa eli RSSI-mittauksia (Recieved Signal Strength Indication). Kyseisten mittausten perusteella suoritetaan muun muassa kanavan-15 vaihdot (Handover) eli siirtymiset radiosolusta toiseen. GSM/DCS-järjestelmässä tukiasemat lähettävät informaatiota ainoastaan BCCH-yleislähetyskanavan ensimmäisellä eli aikavälillä 0, jolloin vastaanottimet dekoodaavat ainoastaan kyseisellä aikavälillä vastaanotettuja signaaleja.

20 Muita aikavälejä käytetään joko liikennekanavina tai niissä lähetetään täytekehyksiä (fill frames). Vastaanottimien RSSI-mittauksissa huomioidaan kaikilla BCCH-kanavan aikaväleillä lähetetyt purskeet, eli myös täytekehykset.

Koska lähekkäin sijaitsevien radiosolujen tukiase-25 mat lähettävät BCCH-kanavaa samaa taajuuskanavaa hyödyntä-#<*·* mällä, syntyy eri tukiasemien lähettämien signaalien vä- :*·.· lille interferenssiä, joka häiritsee erityisesti kauempana sijaitsevia radioyksiköitä. Käytännössä on osoittautunut, ♦ · ·« että mainitusta interferenssistä johtuen kauempana sijait- 30 sevilla radioyksiköillä on ollut ongelmia dekoodata vir- .. heettömästi BCCH-kanavan aikavälillä 0 lähetettyjä signaa- • · leja. Tämän keksinnön tarkoitus on ratkaista edellä mai- • · · nittu ongelma. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että säädetään 35 tukiaseman mainitun ennalta määrätyn taajuuskanavan lähe- 3 99182 tysteho alhaisemmaksi niissä aikaväleissä, joissa ei lähetetä yleislähetyskanavaa kuin siinä tai niissä aikaväleissä, joissa yleislähetyskanavaa lähetetään.

Keksintö koskee lisäksi solukkoradiojärjestelmää, 5 jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan hyödyntää. Keksinnön mukaiselle järjestelmälle on tunnusomaista, että ainakin toinen mainituista tukiasemista käsittää ohjausvälineet mainitun ennalta määrätyn taajuuskanavan lähetys-tehon säätämiseksi alhaisemmaksi siinä tai niissä aikaväli) leissä, joissa se ei lähetä yleislähetyskanavaa.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että lähekkäin sijaitsevien tukiasemien keskinäinen toistensa häirintä pienenee merkittävästi, jos sen taajuuskanavan lähetystehoa, jota tukiasemat hyödyntävät BCCH-kanavan lähetykseen, 15 lasketaan siten, että ainoastaan BCCH-kanavan lähettämiseen käytettävät aikavälit lähetetään täydellä teholla, ja muut saman taajuuskanavan aikavälit lähetetään alhaisemmalla lähetysteholla. Koska järjestelmän tukiasemat lähettävät ainoastaan välttämättömät aikavälit täydellä lähe-20 tysteholla ja kaikki muut samalla taajuuskanavalla lähetettävät signaalit alennetulla tehotasolla, laskevat häiriöt ja interferenssi kyseisellä taajuuskanavalla merkittävästi, jolloin myös kauempana sijaitsevat vastaanottimet kykenevät dekoodaamaan BCCH-kanavalla lähetetyn infor-25 maation virheettömästi. Keksinnön mukainen ratkaisu on ··· erityisen edullinen sellaisissa verkoissa, jossa yleis- • · · ·’·.· lähetyskanavan aikavälit lähetetään synkronoidusti siten, • { ,r. että samaa yleislähetystaajuuskanavaa käyttävät lähekkäin . sijaitsevat solut lähettävät yleislähetyskanavan aikavälit 30 eri aikoihin.

Jos yleislähetyskanavan taajuuskanavalla välitetään * · • ’’ lisäksi puheluita, saattaa näiden laatu hiukan laskea • · · λ alemmasta tehotasosta johtuen. Tämä ei kuitenkaan muodos tu ongelmaksi, koska tukiasema voi tällaisen tilanteen 35 sattuessa esimerkiksi tehdä kanavanvaihdon (handover) sei- 4 99182 laiselle liikennekanavalle, jossa ei käytetä yleislähetys-kanavan taajuuskanavaa lainkaan.

Naapurisoluissa sijaitsevien vastaanotinyksiköiden RSSI-mittaukset kärsivät luonnollisesti jonkin verran sii-5 tä, että yleislähetyskanavan eri aikavälit lähetetään eri tehotasolla. Tämä ei kuitenkaan useimmissa tapauksissa muodosta ongelmaa, koska mahdolliset kanavavaihdot ja vastaavat RSSI-mittaukseen perustuvat toimenpiteet yleensä toteutetaan RSSI-mittausten keskiarvon perusteella, joka 10 luonnollisesti muuttuu hyvin vähän sellaisessa tapauksessa, jossa vain yksi tai muutama aikaväli on lähetetty korkeammalla tehotasolla. Kanavanvaihtoalgoritmeissä voidaan lisäksi huomioida BCCH-kanavan lähetystehon vaihtelut. Mahdolliset turhat kanavanvaihdot, joita saattaa esiintyä 15 ensisijaisesti, kun vastaanotinyksikkö kytketään päälle sen oltua sammutettuna (jolloin sen on valittava sopivin radiosolu), eivät aiheuta kovinkaan vakavia seurauksia, koska ne korjaantuvat jonkin ajan päästä tapahtuvalla uudella solunvaihdolla, joka ei aiheuta lisäkuormitusta ver-20 kossa.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän merkittävimmät edut ovat näin ollen, että tukiasemien keskinäinen häirintä vähenee, jolloin radioyksiköt kykenevät entistä varmemmin dekoodaamaan yleislähetyskanavalla lähe-25 tetyn informaation, ja että yleislähetyskanavan lähettämi- f<"1 seen voidaan käyttää tukiaseman muiden lähettimien kanssa vastaavanlaista (samatehoista) lähetintä, jonka kestoikä e 1 pitenee ja energian kulutus laskee maksimitehoa alhaisem-

»4 M

,'j', man lähetystehon ansiosta. Kun yleislähetyskanavan lähe- 30 tystehoa lasketaan, sen sijan että sitä esimerkiksi nos- .. tettaisiin vastaavanlaisen tilanteen aikaansaamiseksi, ei * 1·1 tukiasemaan yleislähetyskanavan lähettämistä varten tar- • · · vitse hyödyntää muita lähettimiä tehokkaampaa ja kalliimpaa lähetintä.

; " '; 35 I > ' « . r « 1 1 i · 5 99182

Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2 - 4 ja 6 - 7. Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti lähemmin keksinnön mu-5 kaisen järjestelmän ensimmäisen edullisen suoritusmuodon avulla viitaten oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 havainnollistaa solukkoradiojärjestelmän rakennetta, kuvio 2 on tarkennus kuviossa 1 esitetystä solukko-10 radiojärjestelmän osasta, ja kuvio 3 havainnollistaa kuvion 2 tukiasemien lähettämien signaalien keskinäistä synkronointia.

Kuvio 1 esittää kaaviota GSM-solukkoradiojärjestel-män osasta. GSM-järjestelmää on lähemmin kuvattu esimer-15 kiksi kirjassa "The GSM System for Mobile Communications”, M. Moyly ja M-B. Pautet, Palaiseau, France, 1992, ISBN:2-9507190-0-7, minkä vuoksi sitä ei kuvata lähemmin tässä yhteydessä.

Kuviossa 1 on havainnollistettu taajuuskanavien uu-20 delleenkäyttöä GSM-järjestelmässä. Kuvion 1 tapauksessa on käytössä olevat taajuuskanavat jaettu siten, että kaikissa samalla kirjaimella (A, B tai C) merkityissä radio-soluis-·. : sa käytetään samoja taajuuskanavia. Eli kaikissa kirjai mella A merkityissä soluissa on käytössä samat taajuus-25 kanavat. Kyseisissä radiosoluissa käytetään näin ollen *. myös samaa taajuuskanavaa BCCH-kanavan lähettämiseen.

* · · *· ’· Kuvioon 1 piirretyt ympyrät AI, A2, A3 ja A4 ha- • · ·

··*: vainnollistavat aluetta, jonne kyseisten kirjaimella A

• ·« ' merkittyjen solujen häiriövaikutukset ulottuvat, kun niis- 30 sä käytetään maksimilähetystehoa. Näin ollen esimerkiksi radioyksikkö, joka sijaitsee radiosolussa B, ympyröiden AI, A2 ja A3 sisäpuolella, on tunnetuissa järjestelmissä . ongelmia kirjaimella A merkittyjen naapurisolujen yleis- lähetyskanavien vastaanottamisen ja dekoodauksen yhteydes-35 sä.

6 99182

Kuvio 2 on tarkennus kuviossa 1 esitetystä solukko-radiojärjestelmän osasta. Kuviossa 2 on esitetty ainoastaan kolmen kuviossa 1 kirjaimella A merkityn radiosolun tukiasema BTS1 - BTS3 sekä alueet Ai, A2, ja A3, jonne 5 näiden häiriövaikutukset ulottuvat tukiasemien lähettäessä maksimiteholla.

Kuviosta 2 ilmenee, että tukiasemat BTS1, BTS2 ja BTS3 kaikki hyödyntävät samaa taajuuskanavaa Fl yleislähe-tyskanavan, eli BCCH-kanavan välittämiseen. Kuviossa 2 10 esitetty radioyksikkö MSI (joka sijaitsee kuviossa 1 esitetyssä radiosolussa B) vastaanottaa kaikkien kuvion 2 tu-ki-asemien lähettämää BCCH-kanavaa. Kuvion 2 esittämässä tilanteessa tukiasema BTS1 välittää BCCH-kanavan lisäksi puhelua radioyksikölle MS2, joka sijaitsee tukiaseman BTS1 15 radiopeittoalueella.

Keksinnön mukaisesti kuviossa 2 esitettyjen tukiasemien BTS1 - BTS3 yleislähetystaajuuskanavan Fl lähetystehoa säädetään siten, että ainoastaan yleislähetys-kanavan aikavälit lähetetään maksimiteholla. Muut BCCH-20 taajuuskanavan Fl aikavälit lähetetään noin 1 - 5 dB alhaisemmalla tasolla.

Kuvio 3 havainnollistaa kuvion 2 tukiasemien BTS1, BTS2 ja BTS3 lähettämien signaalien keskinäistä synkronointia. Kuviosta 3 ilmenee, että kyseiset tukiasemat on 25 synkronoitu keskenään siten, että ne lähettävät yleislähe- " tyskanavaa eli BCCH-kanavaa eri aikaan. Näin ollen tuki- • · « ’· / asema BTS1 lähettää BCCH-kanavaa taajuudella Fl ja aikavä-

Iillä 1. Keksinnön mukaisesti kyseinen aikaväli lähetetään • < · V maksimiteholla eli käytännössä samalla lähetysteholla kun 30 mitä tukiaseman muilla taajuuskanavilla käytetään. Aikavä-: Iillä 2 tukiasema BTS1 välittää puhelua kuviossa 2 esite- tylle radioyksikölle MS2. Keksinnön mukaisesti tukiasema BTS1 lähettää taajuuskanavan Fl aikavälin 2 (sekä aikavälit 3-8 jos niillä on liikennettä) alhaisemmalla teho-35 tasolla kuin aikavälin 1. Aikavälit 3-8 ovat kuvion 2 7 99182 tapauksessa vapaita, eli niiden aikana tukiasema BTS1 ei lähetä mitään.

Kuviosta 3 ilmenee edelleen, että tukiasema BTS2 lähettää BCCH-kanavaa aikavälillä 2, ja että tukiasema BTS 5 3 lähettää BCCH-kanavaa aikavälillä 3. Muut tukiasemien BTS2 ja BTS3 taajuuskanavan F1 aikavälit ovat vapaita, mutta kun ne otetaan käyttöön, käsittävät tukiasemat BTS2 ja BTS3 ohjausvälineen, joka säätää tukiaseman BTS2 aikavälien 1 ja 3 - 8 ja tukiaseman BTS3 aikavälien 1 - 2 ja 10 4-8 lähetystehot alhaisemmaksi kun sille aikavälille, jolla kyseiset tukiasemat välittävät BCCH-kanavaa. Näin ollen tukiasemat BTS1 - BTS3 lähettävät ainoastaan BCCH-aikavälin täydellä lähetysteholla. Radioyksikkö MSI kykenee näin ollen vastaanottamaan ja dekoodaamaan tukiaseman 15 BTS2 aikavälissä 2 lähettämän BCCH-kanavan virheettömästi, vaikka tukiasema BTS1 samanaikaisesti välittää puhelua radioyksikölle MS2 samalla taajuuskanavalla Fl. Tämä on mahdollista, koska tukiasema BTS2 lähettää keksinnön mukaisesti BCCH-kanavaa maksimilähetysteholla, ja tukiasema 20 BTS1 lähettää keksinnön mukaisesti aikavälissä 2 alennetulla lähetysteholla. Kuvion 2 tukiasemat ovat näin ollen keskenään synkronoitu siten, että ne kukin lähettävät BCCH-kanavan omalla vuorollaan ja täydellä teholla. Tukiasemat BTS1 - BTS3 eivät edes hetkellisesti lähetä mak-25 simiteholla samanaikaisesti taajuuskanavalla Fl. Lähetys- '. ", tehon säätö voidaan toteuttaa tukiasemissa BTS1 - BTS3 • · · • / sinänsä tunnettua dynaamista tehonsäätöä hyödyntämällä, ··· jolloin tukiasemien lähetystehoa ohjaavana ohjausyksikkönä V * voi toimia esimerkiksi tukiasemaohjain.

30 On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja sii- • · : hen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnol- listamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammattimiehille tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnelmat, ilman että poiketaan oheisissa patenttivaati-35 muksissa esitetyn keksinnön suojapiiristä ja hengestä.

Claims (7)

1. 8 99182
2. 1. Menetelmä tukiaseman (BTS1 - BTS3) yleislähetys-kanavan kuuluvuuden parantamiseksi radiojärjestelmässä, 5 jossa lähetinyksiköt on jaettu TDMA/FDMA-periaatteella kanaviin, tukiasemien (BTS1 - BTS3) käsittäessä välineet radioyhteyden muodostamiseksi niiden radiopeittoalueella sijaitseviin radioyksikköihin (MSI, MS2), sekä välineet yleislähetyskanavan (BCCH) lähettämiseksi, jolloin järjes-10 telmään kuuluu ainakin kaksi sellaista tukiasemaa (BTS1-BTS3), jotka on sovitettu lähettämään yleislähetyskanavaa (BCCH) samaa ennalta määrättyä taajuuskanavaa (Fl) hyödyntämällä, tunnettu siitä, että säädetään tukiaseman mainitun ennalta määrätyn taa-15 juuskanavan (Fl) lähetysteho alhaisemmaksi niissä aikaväleissä, joissa ei lähetetä yleislähetyskanavaa kuin siinä tai niissä aikaväleissä, joissa yleislähetyskanavaa (BCCH) lähetetään.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-20 n e t t u siitä, että mainitun taajuuskanavan (Fl) aikavälit, joissa yleislähetyskanavaa ei lähetetä, lähetetään 1-5 dB, edullisesti 3 dB, alhaisemmalla tasolla kuin ne taajuuskanavan (Fl) aikavälit, joissa yleislähetyskanavaa (BCCH) lähetetään.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- \ n e t t u siitä, että mainittu tukiasema (BTS1 - BTS3) on • · · ’· '·’ DCS- tai GSM-matkaviestinjärjestelmän tukiasema, ja että ...· mainittu yleislähetyskanava on BCCH-kanava. IM
5. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen mene- 30 telmä, tunnettu siitä, että mainitut ainakin kaksi ·*·.. tukiasemaa (BTS1 - BTS3) synkronoidaan keskenään siten, että ne lähettävät yleislähetyskanavaa (BCCH) eri aikoi-hin. ··· 5. Solukkoradiojärj es telmä, joka käsittää tukiase- 35 mia (BTS1 - BTS3), joiden lähetinyksiköt on jaettu TDMA/ 9 99182 FDMA-periaatteella kanaviin, tukiasemien käsittäessä välineet radioyhteyden muodostamiseksi niiden radiopeitto-alueella sijaitseviin radioyksikköihin (MSI, MS2), sekä välineet yleislähetyskanavan (BCCH) lähettämiseksi, jol-5 loin järjestelmään kuuluu ainakin kaksi sellaista tukiasemaa (BTS1 - BTS3), jotka on sovitettu lähettämään yleislähetyskanavaa (BCCH) samaa ennalta määrättyä taajuuskanavaa (Fl) hyödyntämällä, tunnettu siitä, että 10 ainakin toinen mainituista tukiasemista (BTS1 - BTS3) käsittää ohjausvälineet mainitun ennalta määrätyn taajuuskanavan (Fl) lähetystehon säätämiseksi alhaisemmaksi siinä tai niissä aikaväleissä, joissa se (BTS1 -BTS3) ei lähetä yleislähetyskanavaa (BCCH).
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen solukkoradiojär jestelmä, tunnettu siitä, että ohjausväline on sovitettu säätämään lähetystehoa siten, että mainitun ennalta määrätyn taajuuskanavan (Fl) aikavälit, joissa yleis-kanavaa ei lähetetä, lähetetään 1-5 dB, edullisesti 3 dB 20 alhaisemmalla tasolla kuin ne aikavälit, joissa yleislähetyskanavaa (BCCH) lähetetään.
7. 7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen solukkoradio järjestelmä, tunnettu siitä, että kyseessä on GSM- tai DCS-solukkoradiojärjestelmä, jolloin mainittu 25 yleislähetyskanava on BCCH-kanava. • · « · · • · · « · • «I « r ·» • . · M · « · • · ♦ 1 1 ♦ • · · · · « · · • · · 10 99182