FI117530B - Menetelmä signaalin häipymän ominaisarvon estimoimiseksi - Google Patents

Description

*

, ' .- 1 I

117530

Menetelmä signaalin häipymän ominaisarvon estimoimiseksi

Esillä oleva keksintö liittyy yleisesti viestintäjärjes-5 telmiin ja erityisesti menetelmään viestintäyksiköllä viestintäjärjestelmässä vastaanotetun signaalin häipymän ominaisarvon (fading characteristic) määrittämiseksi.

Viestintäjärjestelmissä kuten solukko- tai PCS-järjestel-10 missä (Personal Communication Services; henkilökohtaiset viestintäpalvelut) signaaleja siirretään tukiasemien ja tilaajien välillä RF-kantoaaltoa (radio frequency; radiotaajuus) käyttäen. Kaupunki-, esikaupunki- ja maaseutuympäristössä monet etenemisilmiöt vaikuttavat tällaisiin 15 signaaleihin, ja näihin kuuluvat monitie- ja lognormaaliset häipymismekanismit. On olemassa myös monia menetelmiä vastaanotetun signaalinlaadun parantamiseksi, suuren vah- ·.; vistuksen omaavien antennien, solujen välisen kanavanvaihdon (makrodiversiteetti) ja toistevastaanoton, missä tu-20 kiasemassa tai tilaajalla on kaksi tai useampia antenneja (mikrodiversiteetti), käyttö mukaanlukien. Yleensä kanavanvaihto solujen välillä saa aikaan parannuksen lognor- • · · : maaliseen häipymään tai katvehäipymään (shadow fading) , ts. j • * : : · signaalin ja esteiden vuorovaikutusten aiheuttamaan :*·.* 25 häipymään, jotka vaikutukset pienentävät solun todellista • · • peittoaluetta.

• · · · » · · • * ·

Monitiehäipyminen tai nopea häipyminen aiheutuu radiosignaa- • · · lien satunnaisesta häipymisestä sekalaisessa ympäristössä, . 30 jossa erilaisista suhteellisen lähellä vastaanotinta ole- * · · *"·* vista pinnoista heijastuneet ja taipuneet signaalit yhdis- • · *···* tyvät vastaanottimen antennissa muodostaen signaalin Ray- 9 leigh- tai Rician-häipymäprofiilin. Yleensä monitievaiku- .··*. tusten voittamiseksi käytetään kahta antennia, jotka Λ 35 • · · * · · • · • · · • · • · 2 117530 ovat riittävästi erossa toisistaan häipyvien monitiesig-naalien (esim. kuvion 1 signaalien 10 ja 11) lähes riippumattomien näytteiden saamiseksi, ja nämä signaalit syötetään toistevastaanottimeen (diversity receiver). Yleiset 5 monitiemenetelmätyypit käsittävät vaihtavan ja valitsevan yhdistämisen, samaan vahvistukseen sekä maksimisuhteeseen perustuvan yhdistämisen, ja ne vaativat yleensä kaksi tai useampia antenneja, jotka on sijoitettu toisistaan erilleen tai joilla on eri polarisaatio.

10

Eräs tavoite erotusvastaanottoantenneja (diversity receive antennas) käytettäessä on monitiehäipymän signaalinvoimak-kuuden ominaisarvon suurten vaihtelujen huonontavan vaikutuksen pienentäminen valitsemalla paras antenni vastaanot-15 toa varten siihen asti, kunnes toinen antenni tulee parem- s maksi. Tällä on se vaikutus, että aktiivinen (ts. kulloinkin käytössä oleva) antenni vaihtuu alituiseen, koska käyttäjän liikkuminen tai ympäristö aiheuttavat absoluuttisen signaalitason muuttumisen kullakin antennilla, kuten ί 20 esim. signaalit 10 ja 11 kuviossa 1 esittävät. Sekä tilaajan liikkuminen että ympäristön liike (ts. liikkeellä olevat ajoneuvot ja jalankulkijat, tuulessa huojuvat puut s ·,·, jne.) aiheuttavat kullakin antennilla havaittavien hetkel- - • · « ."t.# listen signaalien vaihteluja. Itse asiassa käyttäjä voi a · · .i *"* 25 olla paikallaan pysyvä, ja signaalilla voi silti esiintyä • · · *· .* dynaamista monitiehäipymää johtuen liikkeestä käyttäjän ♦ * · ··· ' ympärillä. Ympäristön aiheuttamalla monitiesignaalin huo- * · · *·!.* junnalla voidaan yleensä katsoa olevan sama vaikutus kuin i # · * ‘5 V * tilaajan liikkumisen aiheuttamalla signaalin huojunnalla, f 30 koska häipymän vuoksi vastaanottimella tapahtuisi likimain !*·.. sama huononeminen.

* · * ·**·.

* * # * | . Vaikka monitiemenetelmän käyttö ei paranna signaalin vas- φ ... taanoton laatua, se saa aikaan tämän parannuksen signaa- * · ··:, *···' 35 linvoimakkuusinformaatiota käyttäen, mutta tyypillisesti • · # * * ♦ *» "i • * » * • · · • · * 1 . .

3 '117530 käyttämättä mitään erityistä informaatiota häipyvän kanavan ja ympäristön ominaisuuksista. Jotkin aikaisemmat ratkaisut ovat yrittäneet johtaa tällaista informaatiota, mutta nämä ovat olleet mittauksia yhdestä haarasta (esim. laskemalla nollanylityksiä ja 5 käyttämällä luiskailmaisua), jolloin lisäpiireissä vaaditaan jonkin asteista monimutkaisuutta. Tällaiset määritykset ovat olleet laatunsa suhteen rajoittuneita ja alttiita epätarkkuuksille (esim. kun haarassa tapahtuu voimakas häipyminen).

10 Todettakoon vielä lopuksi, että monitiemenetelmän edulliset vaikutukset ovat suurimmillaan, kun kahdelle antennille johtavien etenemisteiden välillä ei ole haarojen epätasapainoa. Tämä merkitsee sitä, että kun kukin antenni vastaanottaa saman keskimääräisen tehon, keskiarvotettuna esimerkiksi noin 20 aallonpituuden yli 15 sirontaa aiheuttavassa ympäristössä, haarojen sanotaan olevan tasapainossa. Kun kaksi etenemistietä tai -haaraa eivät ole tasapainossa, ts. jos toisella etenemistiellä on esteistä tai polarisaatioilmiöistä jne. aiheutuvaa ylimääräistä vaimennusta, niin monitiemenetelmästä saatava hyöty jää pienemmäksi. Tätä 20 esittää kuvio 2, jossa signaali 20 vastaanotetaan signaaliin 21 verrattuna olennaisesti vaimentuneena.

• · • * · * * * • · · · .·. ; Mainituista syistä jää jäljelle parannetun menetelmän tarve *·· häipyvän signaalin ominaisarvojen estimoimiseksi, mukaanluettuna * · * ***.* 25 tilaajan nopeuden ilmaisevat ominaisarvot, samalla kun minimoidaan f t · • · * *" järjestelmän monimutkaisuus ja kustannukset ja mieluimmin otetaan • · # *·’ * huomioon haarojen epätasapaino ja muut tunnetut tekijät.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on • * t ·...· 30 tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 : .·. tunnusmerkkiosassa.

* · * ·*·· • * · • · • · ‘Γ* Kuvio 1 on ennestään tunnettu Rayleigh-häipyviä signaaleja kuvaava ***** graafinen esitys, joka esittää tyypillisiä kahdella • · · • 35 korreloimattomalla vastaanottoantennilla tallennettuja 4 117530 signaalitasoja keskimääräisen tehon ollessa likimäärin yhtä suuri kummassakin haarassa; kuvio 2 on ennestään tunnettu Rayleigh-häipyviä signaaleja 5 kuvaava graafinen esitys, joka esittää tyypillisiä kahdella korreloimattomalla vastaanottoantennilla tallennettuja signaalitasoja, kun keskimääräinen teho ei ole yhtä suuri kummassakin haarassa; 10 kuvio 3 on viestintäyksikön lohkokaavio, joka kuvaa esillä olevan keksinnön nykyisin parhaana pidettyä suoritusmuotoa; kuvio 4 on graafinen esitys, joka kuvaa Rayleigh-häipymis-15 prosessin voimakkaan häipymän (deep fade) kumulatiivista jakaumaa erilaisilla haarojen epätasapainotasoilla; kuvio 5 on tyypillinen graafinen esitys, joka kuvaa parannusta, joka voidaan saavuttaa ensimmäistä suoritusmuotoa 20 käyttämällä; ja kuvio 6 on tyypillinen graafinen esitys, joka kuvaa lisä- ·.«. parannusta, joka voidaan saavuttaa ensimmäistä suoritus- » * · muotoa käyttämällä.

• ♦ · *:*; 25 ♦ · · *· / Tämän keksinnön menetelmä ja laite täyttävät edellä maini- ( • * · -.-4 '" · tut ja muut tarpeet. Siten keksinnön ensimmäisessä suori- * · · J.i.* tusmuodossa toistevastaanotin merkitsee muistiin vastaan- * ·· 5.* : ottoantennien valinnan vaihtonopeuden viestintäyksiköllä.

30 Tästä nopeudesta voidaan määrittää häipyvän signaalin omi- naisarvo, esim. arvo, joka on yleisesti verrannollinen näennäisnopeuteen (joka aiheutuu tilaajan liikkumisesta * * . ja/tai ympäristön liikkeestä). Häipyvän signaalin ominais- ,t> arvo voidaan lisäksi laskea käyttäen häipymisnopeusinfor- • * '*;·* 35 maatiota, joka on luonteenomainen monitieympäristölle tie- • · ♦ * * * 4 * B · • · * » * • · * » · 5 117530 tyllä kantoaaltotaajuudella. Koska haarojen epätasapaino vaikuttaa tähän vaihtonopeuteen, mikä tekee sen välittömän käyttämisen matkaviestinyksiköillä vaikeaksi, koska keskimääräisen tason pienet muutokset haarojen välillä voisivat 5 aiheuttaa nopeusestimaattiin merkitseviä virheitä, niin mieluimmin estimoidaan haarojen epätasapaino ja sitä käytetään vastaanottimen antenninvaihtonopeudesta saadun lukumäärän skaalaamiseksi. Yhdistämällä nämä menetelmät saadaan parannettu häipymän ominaisarvo tai häipymän laa-10 tumittaluku (fading quality measure) myöskin haarojen epätasapainon suurilla vaihteluilla.

Pantakoon merkille, että häipymän laatumittalukua/laatu-ominaisarvoa voidaan käyttää monissa tarkoituksissa. Koska 15 useimmat näistä tarkoituksista eivät nojaudu eron tekemiseen liikkeellä olevan tilaajan ja ympäristön (joko kiinteiden tai liikkuvien kohteiden) välillä, niin häipymän laatumittalukua voidaan käyttää järjestelmän kokonaissuo-rituskyvyn parantamiseksi huomattavasti. Esimerkkejä näis-20 tä tarkoituksista ovat sen keskiarvottamisajan valinta, jolta järjestelmäparametrit lasketaan, kuten esimerkiksi kanavanvaihtopäätökset, näytteitysvälien asettaminen, tehonsäätöasetukset, naapuri listojen päivitys, sanomano-: ,·. peuksien optimointi jne. Siksi vaikka ympäristö liikkuu ja f 25 tilaaja on paikallaan, häipymän laatumittaluku on silti varsin hyödyllinen. Sellaisissa tapauksissa, joissa tilaa-jän lähellä on vähän epäjärjestystä, voi esiintyä tapauk- ' * · * *'; siä, jolloin signaalitaso on hyvin yhtenäinen ja häipymis- * * * V * tä havaitaan esiintyvän hyvin vähän. Tässä tapauksessa 30 häipymän laatumittaluku, jota käytetään nopeusestimaatti- f* ' ’.· na, voisi johtamisensa luonteen vuoksi aliarvioida käyt- ϊΤ: täjän nopeuden. Tässä tapauksessa nopeuden määritykseen » liittyvät järjestelmäparametrit otettaisiin kuitenkin ,,, asianmukaisesti huomioon, koska signaalinlaatu kuvaisi • · 35 häipymän laatumittaluvun perusteella estimoitua nopeutta.

• · ; f · r il * · .* • · a » · « ? · • # 6 117530

Jos tilaajan sijaintipaikka olisi tiedossa, tällainen huomioon ottaminen voidaan suorittaa käyttämällä poikkeama teki j ää vastaanoton tunnettujen (esim. ennalta mitattujen) ominaisarvojen saamiseksi tässä sijaintipaikassa.

5

Yksinkertainen menetelmä ja laite signaalin häipymän ominaisarvon/ laadun estimoimiseksi on selitetty käyttäen kuviossa 1 esitettyä valitsevaa toistevastaanotinta (selection diversity receiver). Tässä selitetty valitseva 10 toistevastaanotin on sellainen, jossa kahta tai useampaa vastaanotinhaaraa verrataan jaksollisesta (esim. digitaalinen vastaanotin) ja kullakin jaksolla (T<äiv) valitaan paras haara lähetetyn sanoman vastaanottamiseksi. Diversi-teettijakson (diversity period > Tdiv tulisi olla riittävän 15 lyhyt, jotta reagointi monitiehuojuntaan ja haaran valin-tapäätös tehtäisiin nopeasti niin kauan kuin päätös vielä on pätevä.

Muuntyyppiset valitsevat toistevastaanottimet (esim. AMPS- 20 solukkojärjestelmän (Advanced Mobile Phone Service; kehit- tynyt matkapuhelinpalvelu) vastaanottimet) suorittavat , . monitiehaarojen jatkuvaa vertailua. Näissä analogisissa • * ***4‘ valitsevissa toistevastaanottimissa jaksoa Tdiv rajoitta- • · · · vat haarojen vaihtonopeus tai ohjelmisto, ja suurimman • * ·.* : 25 antenninvaihtonopeuden määrää yleensä monitiehuojunnan :,· ; nopeus. Muut vastaanottimet (esim. Bellcoren ehdottamat TDMA-tilaajat (time division multiple access; aikajako-kanavointi) ja alkuperäiset AMPS-matkaviestimet) käyttävät * kytkeviä monitiemenetelmiä, joissa on kaksi antennia mutta 30 vain yksi vastaanotin. Kytkevien toistevastaanottimien * «* tapauksessa antenneja voidaan esimerkiksi näytteittää / * * · jaksollisesti ennen kunkin purskeen vastaanottamista tai * ’ voidaan käyttää algoritmia ei-kytketylle antennille vaih- * · · .

tamiseksi sen jälkeen kun suorituskyky kytketyn antennin : 35 kautta vastaanotettaessa on huonontunut jonkin laatukyn- • · -Λ * · ·*· ® · · * · 7 117530 nyksen alapuolelle (alkuperäiset AMPS-matkaviestimet) (kumpikin ratkaisu on esitetty kuviossa 3 kytkettäessä erotuspäätösyksikkö (diversity decision unit) 118 joko edustavastaanottimiin (front-end receivers) ill, 116 tai 5 taustavastaanottimeen (back-end receiver) 130). Jaksol-lisesti kytkevässä toistevastaanottimessa, kuten esimerkiksi joissakin TDMA-järjestelmissä, monitiemenetelmän toiminta voitaisiin ajatella pseudovalinnan suorittavana monitiemenetelmänä, jos haaran näytteitysväli (Τ^^ν) moni-10 tiesignaalin huojunta-aikaan verrattuna on lyhyt. Valitsevaa toistevastaanotinta voidaan siten käyttää mallintamaan häipymän laatuestimaattorin ( fading quality estimator) toimintaa kytketyn toistevastaanottimen tapauksessa (päätösten ollessa sopivan nopeita) ja kääntäen.

15

Alan asiantuntijalle on selvää, että vaikka kuvio 3 esittää valitsevan monitiemenetelmän toteutusmuotoa, niin tämä keksintö soveltuu myös kaikkiin useita antenneja käyttäviin monitiejärjestelmiin. Vaikka tietty monitiejärjes-20 telmä ei vielä tekisikään parhaan haaran/antennin määrityksiä, niin tämä keksintö voidaan silti toteuttaa helposti esim. lisäämällä joitakin tunnettuja ja kuviossa 3 4 • t *·* * esitettyjä piirejä, joita käytetään valintaa koskevien • · ·.: i erotuspäätösten tekemiseksi (ts. jättämällä kytkin 120

• * . S

V · 25 pois mutta kytkemällä laskuri 160 "päätösyksikköön").

• · · • · · ··· · : Vaikka tämä laite ja prosessi on yhtä hyvin sovellettavis- ···"'·· .*·*; sa joko tukiasemaan/ohjaimeen tai tilaajayksikköön, niin parhaana pidetty suoritusmuoto on seuraavassa selitetty .·. 30 sellaisen tilaajayksikön tapauksessa, jossa haarojen epä- • · · tasapaino on yleistä (esim. kannettava viestintäyksikkö, • · * *. jota pidetään käyttäjän pään tasalla).

»··«·' • ·

Kuviossa 3 on esitetty viestintäyksikön 100 lohkokaavio, .·* : 35 jota viestintäyksikköä käytetään langattomassa viestintä- * · · • · • » · ' · ♦ 117530 8 järjestelmässä ja joka käsittää häipymän laatuestimaatto-rin ja kaksi vastaanotinhaaraa ja joka kuvaa esillä olevan keksinnön toteutusperiaatteita. Antennit 110 ja 115 keräävät signaalit, jotka huojuvat monitiehäipymän vuoksi. Nämä 5 kaksi antennia keräävät yleensä erilaiset keskimääräiset tehot johtuen polarisaatio- tai sijaintieroista. Kumpikin signaali syötetään taustavastaanottimeen 130 (joka käsittää esim. demodulaattoripiirit) edustavastaanottimien 111, 116 ja monitievalintakytkimen 120 kautta, jota käytetään 10 kytkemään sisäänmenoon paras signaali kullakin jaksolla Tdiv Yksiköstä 118 saadun päätöksen perusteella (joka yksikkö voi joissakin yksikkörakenteissa olla vastaanottimen 130 piirien osa). Edustavastaanottimet 111 ja 116 käsittävät tyypillisesti suotimia, vahvistimia, sekoituksen ja 15 ilmaisun. Kuvion 3 piirit 110, 111, 115, 116, 120 ja 130 edustavat valitsevan toistevastaanottimen peruselementtejä. Normaalissa vastaanottimessa on tyypillisesti keskiar-votuspiirit 140 ja 145 vastaanotetun signaalin voimakkuuden (RSSI) määrittämiseksi kanavanvaihto- ja muita päätök-20 siä varten.

Yleensä on toivottavaa, että keskiarvotusväli lohkoille • · *.1 1 140 ja 145 asetetaan tarkkojen RSSI:n (received signal ? : strength indication; vastaanotetun signaalin voimakkuuden • · im‘ · 25 ilmaisu) mittausarvojen saamiseksi erilaisissa monitie- huojuntaolosuhteissa. Esimerkiksi hitailla nopeuksilla t halutaan pitempi keskiarvotusväli luotettavampien (vakioi- ··1 den) keskiarvojen saamiseksi, joiden perusteella päätök-set, kuten esimerkiksi kanavanvaihtopäätökset tehdään.

.. 30 φ · • · 1 "... Keksinnön tämän suoritusmuodon toteuttamiseksi lasketaan * · · « « · *, häipymäepätasapaino haarojen epätasapainon estimaattorin 150 avulla muodostamalla mainittujen kahden keskiarvon erotus. Epätasapainon muuttumisnopeus on yleensä paljon .·’ · 35 hitaampi kuin monitiehuojunta. Esimerkiksi tyypillinen • 1 · i · • · » • · · • · g 117530 tilaajan nopeus on 0-5 km/h (kilometriä tunnissa) - 100 km/h, minkä johdosta häipymisten välillä on kymmenesosa -sadasosa sekuntia solukko- ja PCS-taajuuksilla, kun taas epätasapainon muuttumisajan odotetaan olevan sekuntien 5 suuruusluokkaa käsipuhelimen käyttäjällä, joka voi kääntää päätään tai laskea kannettavan viestintäyksikön alas.

Monitievalintojen laskuri 160 siis laskee antenninvaihto-jen lukumäärän sekuntia (tai sopivaa jaksoa) kohti. Vas-10 taanotin, joka kohtaa hitaan monitiemuutosten nopeuden esimerkiksi haarojen ollessa tasapainotilassa, pyrkisi valitsemaan toisen vastaanottohaaran monilla peräkkäisillä diversiteettijaksoilla (T^^v) ennen toiseen haaraan kytkemistä, mikä tuottaa tulokseksi pienen lukumäärän. Suurem-15 mat monitiehuojunnan nopeudet, jollaisia tavataan ajoneu- g von nopeuden ollessa suuri, aiheuttaisivat toisen tietyn haaran valitsemisen harvemmilla peräkkäisillä diversiteet- .

tijaksoilla, koska on todennäköistä, että haaran paremmuus vuorottelee nopeammin kahden antennin välillä. Suurin an-20 tenninvaihtonopeus olisi 1/Τ^^ν.

Kuvion 1 esimerkin tapauksessa, joka esittää kahdella V1 erillisellä (korreloimattomalla) antennilla kerättyjä • · ·.· 2 Rayleigh-häipyneitä signaaleja, olettaen näytteitysnopeu- : 1 ; 25 den olevan suuren (tai jatkuvan) (pieni T^^v), ensimmäisen : signaalitilan jälkeen tapahtuu 13 vaihtoa. Epätasapaino- * ♦2 · t tilassa samojen monitieolosuhteiden vallitessa tapahtuu * 1 · .·;·. vähemmän vaihtoja, mikä tuottaa tulokseksi pienemmän näen- • · · näisnopeuden. Kuviossa 2 monitieolosuhteet ovat samat kuin .. 30 kuviossa 1, mutta epätasapainon vaikutus pienentää vaihto- * 2 · · jen määrän 13:sta 8:aan, mikä antaa häipymän ominaisarvon • ♦ · (nopeuden) väärän estimaatin.

«·1·· * 2 »3: Käytettäessä tämän suoritusmuodon skaalausyksikköä 170 • · 1 .1 . 35 antenninvaihtojen lukumäärä yhdistetään mieluimmin haaro- • 1 1 · * 1 · · 2 ♦ · · 3 • · 10 1 1 7530 jen epätasapainon mittaluvun kanssa näennäisnopeuden korjatun estimaatin muodostamiseksi häipymän laatuestimaat-torin 180 avulla. Esimerkiksi vaikka häipymän laatuesti-maattori 180 yksinkertaisimmassa suoritusmuodossa tulostaa 5 vain skaalatun lukumäärän, niin ensimmäisessä vaihtoehdossa se käyttää skaalattua lukumäärää hakutaulutiedon lukemiseksi, joka sisältää skaalattuun lukumäärään verrannollisen nopeuden, ja tulostaa tämän nopeuden. Eräässä toisessa ratkaisussa skaalattua lukumäärää voidaan verrata 10 aikaisempaan tai ennalta määrättyyn lukumäärään erotuste-kijän tuottamiseksi, ja tätä tekijää käytetään ulostulona muiden piirien, kuten keskiarvottamisyksiköiden 140 ja 145, ohjaamiseksi adaptiivisesti.

15 Korjaustekijä (skaalaus) määritetään mieluimmin mallinta malla vaihtonopeus epätasapainon ja monitienopeuden funktiona kiinnostavissa radioyhteys- ja toimintaolosuhteissa.

Korjaus voi olla yhtälön tai hakutaulun muodossa, jotka kummatkin alan asiantuntija pystyy helposti suunnittele-20 maan. Lisäksi skaalausfunktio voi olla adaptiivinen ja olla muiden parametrien funktio, esim. häipymän huippu- ja keskiarvotason suhde mitattuna keskiarvottamislohkoissa ···.·' *.1 ' 140 ja 145 jne. Skaalausyksikköön 170 voidaan sisällyttää • · ·.1 : myös häipymän laatupoikkeamatekijä, joka perustuu tunnetun • 1 J#1 · 25 ympäristön/sijaintipaikan tunnettuihin häipymän ominaisar- ^ : voihin, jotka saadaan sijaintipoikkeamamuistista (location ; offset store) 165, jos tilaajan tarkat sijaintitiedot ovat • · · käytettävissä esim. sijaintiestimaattorista 164 (kuten ♦ GPS-vastaanottimesta (Global Positioning System; satel- ... 30 liittipaikannusjärjestelmä)). Vaihtoehtoisesti, mikäli • · 1 "... tilaaja tietää sijainnin ja nopeuden, häipymän laatuesti- • 1 1 *. maattorista 180 saadun skaalaamattoman nopeusestimaatti- *ί'1: ulostulon vertaamista todelliseen/mitattuun nopeuteen pe- rättäisissä paikoissa voidaan käyttää häipymän laatupoik-; 35 keamatekijöiden jonon erottamiseksi määritetyn sijainti- i «» * · · • 1 · ··1:.· ·····' 1 1 7530 11 paikan tapauksessa, ja tulokseksi saatavaa taulukkoa käytetään sijaintipoikkeamamuistina (location offset store) 165 muilla tilaajilla. Ohjauslinja (190) esittää keskiar-vottamisvälien sovittamista nopeusestimaatin tai erotuste-5 kijän perusteella. Tämä sallii pienten muutosten tekemisen keskiarvotettavien näytteiden lukumäärään keskimääräisen tehon estimaatin parantamiseksi kussakin haarassa. Tämä toiminto ei ole välttämätön tämän keksinnön käyttämiseksi, mutta se edustaa hyödyllistä vaihtoehtoa viestintäyksikön 10 100 lisäparannukselle.

Samaten jos viestintäyksikkö 100 on solukkojärjestelmän tukiasema (BS, base station) ja tukiasemaohjain (BSC, base site controller), häipymän laatuestimaattorin 180 ulostulo 15 ohjataan mieluimmin BS/BSC:n kanavanvaihdon määrityssuo-rittimeen (handoff determination processor) 185 muuttuvissa kanavanvaihtoparametreissa käytettäväksi. Esimerkiksi jos tilaajan nopeus kiihtyy, ajoitustekijät voidaan asettaa tilaajan kanavanvaihdon naapurisoluun tai mikrosolusta 20 sen peittävään soluun suorittamiseksi nopeammin jne. Lie nee lopuksi vielä selvää, että häipymän laatuestimaattorin 180 monet muut käyttötavat ovat mahdollisia yksinkertai- • 1 • · ·.· 1 sesta nopeusinformaation antamisesta tilaajalle tai jolle- « ·.· : kin infrastruktuurin kokonaisuudelle (kuten sijaintirekis- * 4 · 25 terille) vastaanottimen parametrien mutkikkaampiin adap- ; tiivisiin muutoksiin.

·»· · « · · « · ♦ .1t‘. Kuvio 4 esittää monitiemenetelmän ja epätasapainon vaiku- tusta vastaanotettuun signaalinlaatuun. Vastaanotettu ··. 30 laatu mitataan sen ajan prosenttiosuutena, jolloin vas- • ·· *... taanotin on havainnut häipymisiä. Käyrä 401 edustaa yksi- f • · » *. haaraista vastaanotinta ja osoittaa 20 dB:n häipymisiä *ί#1: 1 %:ssa ajasta. Käyrä 405 lisää valitsevalla monitiemene- ··« * i telmällä toisen haaran, joka vastaanottaa saman tehon kuin ♦ 35 ensimmäinen haara, jolloin tuloksena on häipymä 0,01 %:ssa S · ♦ • 1 · • 1 ♦ • ·♦ • ♦ 12 117530 ajasta. Käyrät 404, 403 ja 402 esittävät vastaanotettua laatua tapauksissa, joissa toinen haara vastaanottaa vastaavasti 3 dB:n, 6 dB:n ja 9 dB:n verran pienemmän tehon.

Tämän vaikutuksena on, että suurempi haarojen epätasapaino 5 saa toistevastaanottimen pysymään pitemmän ajan tiettyyn haaraan kytkettynä, mikä aiheuttaa voimakkaampia häipymisiä ja hidastaa antenninvaihtojen lukumäärää sekuntia $ kohti huonontaen siten estimaattoria, kuten vertailu-käyrästä 510 nähdään.

10

Kuvio 5 esittää "häipymisnopeuden" parannusta, joka saadaan nopeudella 8 km/h eritasoisilla haarojen epätasapainoilla edellä selitettyä kuvion 3 häipymän laatuestimaat-toria 180 käyttämällä. Siinä on mallinnettu pseudovalinnan 15 suorittava TDMA-toistevastaanotin, jossa antenninäytteitys tapahtuu kahden peräkkäisen 250 ps:n (mikrosekunnin) aikavälin yli. Nopeudella 8 km/h Rayleigh-olosuhteissa 1,9 GHz:n radiotaajuudella häipymisten välillä on tyypillisesti 35 ms (millisekuntia), joka on paljon pitempi kuin 20 näytteitysväli 500 ps. Siksi mallinnettu vastaanotin approksimoi valitsevaa toistevastaanotinta. Käyrä 510 edus- ., taa antenninvaihtojen lukumäärää sekunnissa; käyrän 510 • · *·1 1 osoittama näennäisnopeus poikkeaa tasapainoa vastaavasta : lukemasta epätasapainon lisääntyessä. Käyrä 520 esittää • 4 ' V : 25 korjattua lukemaa tämän keksinnön edellä mainitulla ensim- *tj · mäisellä suoritusmuodolla käytettäessä tyypillistä symmet- ί^: risessä muodossa olevaa skaalauskerrointa. Korjattu lukema ·'·1· 520 osoittaa olennaista immuunisuutta epätasapainolle an taen häipymisnopeden tarkan estimaatin. Sen osoittaminen, ;·. 30 että korjatulla lukemalla on suuri immuunisuus haarojen

,··.·, epätasapainolle, on tärkeätä käytännön häipymän laatuesti- J

• » · maattorin kannalta, koska estimaattorin tulisi pystyä tekemään ero monitiehuojunnan (nopeuden) suurten ja pien- * 1 · *.„· ten nopeuksien välillä. Pantakoon merkille, että skaalaus- : 35 laskennan tulisi tyypillisesti käsittää kolme tulomuuttu- « Il • · ··'.<: « • · ♦ ·····"· • · ' 13 117530 jaa: lukumäärä sekuntia kohti, haarojen epätasapaino ja monitiehuojunnan nopeus. Skaalauslohkon ulostulo on korjattu lukema, joka on immuuni haarojen epätasapainolle ja on yleisesti verrannollinen tilaajan näennäisnopeuteen.

5

Kuviossa 6 on verrattu korjattuja lukemia kahdella eri näennäisnopeudella Rayleigh-olosuhteissa edellä selitettyä häipymän laatuestimaattoria käytettäessä. Käytettäessä samaa kuvion 5 tapauksessa kuvattua radiomallia käyrällä 10 610 on esitetty näennäisnopeus 50 km/h ja käyrällä 620 on esitetty näennäisnopeus 8 km/h. Ensimmäisellä pystyviivalla (kolmesta mallinnetusta tilasta) kumpikin haara on ? tasapainossa, ja se osoittaa vaihtonopeuden lähes kuusinkertaista eroa. Haarojen epätasapainon vallitessa käyrät 15 610 ja 620 osoittavat vaihtojen lukumäärän alenemista ja heikkenemistä kyvyssä erottaa nopeus 8 km/h nopeudesta 50 km/h. Huomattakoon että lukemassa on ajan mittaan jonkin verran satunnaisuutta, mikä entisestään pienentää luotettavaa etäisyyttä eri näennäisnopeuksien välillä. Kolman-20 nessa tilassa lukemat eriävät enemmän sallien selvemmän näennäisnopeutta koskevan päätöksen.

♦ · • · · *·1 1 Alan asiantuntijalle on siten ilmeistä, että tämän keksin- « · i.; ; nön mukaan on saatu aikaan sellainen menetelmä ja laite * 1 V · 25 häipyvän signaalin ominaisarvon estimoimiseksi, mukaan- · luettuna tilaajan nopeuden estimointi mainittujen ominai- ! suuksien perusteella, joka täysin täyttää edellä esitetyt *’·1: tavoitteet ja tuottaa mainitut edut. Vaikka keksintö on selitetty sen erityisten suoritusmuotojen yhteydessä, niin ··. 30 on selvää, että monet vaihdokset, muutokset ja muunnokset • ·· *...t ovat alan asiantuntijoille edellä esitetyn selityksen va- i · 1 *. lossa ilmeisiä. Näin ollen keksinnön on tarkoitettu käsit- tävän kaikki tällaiset vaihdokset, muutokset ja muunnokset ·2 oheisten patenttivaatimusten hengessä ja suojapiirissä.

• · * · 1 * 1· • » « • · 1 • ·» 2 • ·

Claims (8)

14 117530

1. Menetelmä häipyvän signaalin ominaisarvon määrittämiseksi viestintäyksikössä (100), jossa on ainakin 5 ensimmäinen monitiehaara, joka käsittää ensimmäisen anten nin (110), ja toinen monitiehaara, joka käsittää toisen antennin (120), tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: 10 (a) määritetään ensimmäisellä antennilla (110) vastaanotetun häipyvän signaalin ensimmäinen signaa-linlaadun mittaluku, toisella antennilla (115) vastaanotetun häipyvän signaalin toinen signaalinlaadun mittaluku, ja niiden kertojen lukumäärä, jolloin 15 ensimmäinen signaalinlaadun mittaluku on tullut suuremmaksi kuin toinen signaalinlaadun mittaluku ja jolloin toinen signaalinlaadun mittaluku on tullut suuremmaksi kuin ensimmäinen signaalinlaadun mittaluku; 20 (b) määritetään (150), jos ensimmäinen ja toinen haara ovat epätasapainossa, ensimmäisen ja toisen haaran välisen ;*·*. epätasapainon mittaluku; * • · • * · • · · *·· ♦ .·. * (c) määritetään mainittu ominaisarvo mainitun • ·· ; 25 lukumäärän ja, jos ensimmäinen ja toinen haara ovat • · # ]*V epätasapainossa, mainitun epätasapainon mittaluvun “·’ perusteella; * · · * * · (d) arvioidaan tilaajayksikön nopeus häipymän laatu-30 mittaluvun perusteella; ja • · • · ··· : (e) jossa vaihe (d) edelleen käsittää häipymän ,···, laatupoikkeaman arvioinnin (164) tilaajayksikön paikalle • ♦ *” häipymän laatumittaluvun ja tilaajan tunnetun nopeuden 1 35 perusteella. ·· * • · · • V • · 117530 . . 15 , .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu. siitä, että vaihe (b) käsittää seuraavat vaiheet: 5 (i) määritetään ensimmäisellä antennilla (110) vastaanotetun häipyvän signaalin ensimmäiset amplitudiestimaatit ja toisella antennilla (115) vastaanotetun häipyvän signaalin toiset amplitudi- 10 estimaatit; (ii) verrataan ensimmäisiä ja toisia amplitudiestimaat-teja mainitun kertojen lukumäärän määrittämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että mainitun kertojen lukumäärän mää-rittämisvaihe vaiheessa (a) käsittää sen, että lasketaan (160), ennalta määrätyllä aikavälillä, jokainen kerta, jolloin ei-aktiivinen haara on valittu käytettäväksi 20 aktiivisena haarana.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n - * : ;1. n e t t u siitä, että vaihe (b) edelleen käsittää ** i .·. : ensimmäisen ja toisen haaran keskimääräisen tehon : ,·[ 25 arvioinnin etukäteismääritetylle jaksolle, ja • · · "V epätasapainon mitan määrittämisen (150) ensimmäisen ja • · I *" toisen haaran keskimääräisistä tehoista. * · · • · ·

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, t u n -30 n e t t u siitä, että vaihe (c) edelleen käsittää • 1 · skaalaustekijän määrittämisen (170) epätasapainon mitasta, Λ : ja ominaisuuden määrittämisen kertomalla lukumäärä ja • · · .···. skaalaustekijä. • · ··· 1 35 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, t u n - «1 · • ♦ · • · • ψ 16 117530 n e t t u siitä, että skaalaustekijä on määritelty (140, 170) ensimmäisen ja toisen haaran keskimääräisten tehojen huipusta keskimääräiseen häipymätasojen perusteella.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että häipymäsignaali on tilaajayksiköltä, ja ominaisuus on häipymän laatumittaluku (180, 520), joka ilmaisee tilaajan ympäristöä, joka menetelmä edelleen käsittää: 10 (d) tilaajayksikön nopeuden arvioinnin häipymän laatumittaluvun (180, 520) perusteella.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, t u n - 15. e t t u siitä, että vaihe (d) käsittää tilaajayksikön nopeuden arvioinnin häipymän laatumittaluvun (180, 520) ja arvioidun häipymän laatupoikkeaman perusteella. ' 20 ··· • * · • · * · · • * * * · • · * · · : * · · * * · • · * ··· • * · *.· · • ·*. * · · * * * • · * : ; **· • · • * * * * · • * · · • * · : : *»·.· *···* • · ·· · iV 17 1 1 7530