ES2227170T3 - Sincronizacion de avance y desviacion de temporizacion. - Google Patents
Sincronizacion de avance y desviacion de temporizacion.Info
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Abstract
Un sistema de comunicaciones para soportar comunicaciones bidireccionales inalámbricas entre estación base, BS, y terminal móvil, MT, mediante la utilización de un formato de tramas de radio que tiene tramas de radio del sistema identificadas en secuencia, que comprende una BS con un transmisor para transmitir datos de comunicaciones formateados selectivamente a los MT dentro de tramas de radio del sistema, y un generador de señales de avance de temporización, TA, asociado con la BS para proporcionar señales de órdenes de TA para transmisión por la BS a MT seleccionados, cuyo sistema de comunicaciones se caracteriza porque: el receptor de la BS tiene un procesador asociado para medir la desviación de temporización, TD, de transmisiones recibidas del MT en tramas de radio identificadas, en el que se reciben datos de comunicaciones procedentes de un MT seleccionado: dicho generador de señales de órdenes de TA genera señales de órdenes de TA que incluyen: datos de TA que se calculan basándoseen la TD medida de una trama de radio identificada para un MT seleccionado, y un número de trama de conexión, CFN, que especifica una trama de radio particular para realizar un ajuste de temporización mediante un MT seleccionado; y en el que el procesador de BS mide la TD para datos de comunicaciones recibidos desde un MT seleccionado al que ha sido transmitida una señal de orden de TA en la trama especificada en el CFN de la señal de orden de TA transmitida.
Description
Sincronización de avance y desviación de
temporización.
El presente invento se refiere, en general, a
sistemas de comunicaciones digitales. Más específicamente, el
invento se refiere a un sistema y a un método para sincronizar
transmisiones por enlaces ascendente y descendente para protocolos
de acceso múltiple por división de tiempo y dúplex por división de
tiempo, con el fin de compensar los retardos de radiopropagación.
Como beneficio adicional, los sistemas facilitan la localización
geográfica de terminales móviles.
En los protocolos inalámbricos de tercera
generación (3G) propuestos, métodos de acceso múltiple por división
de tiempo (TDMA) y dúplex por división de tiempo (TDD) dividen un
espectro de radio asignado en períodos de tiempo repetitivos
conocidos como tramas de radio, que son identificados de manera
única e inequívoca mediante un número de trama de célula secuencial
(FN). Cada trama de radio es subdividida, además, en una pluralidad
de intervalos de tiempo numerados, únicos (TS), que son asignados
individualmente para transmisión por enlace ascendente (UL) o por
enlace descendente (DL).
Las transmisiones de radio incurren en un retardo
de propagación relacionado con la distancia existente entre un
transmisor y un receptor. En los sistemas de comunicaciones
celulares móviles, estos retardos varían en el tiempo a medida que
cambia la distancia entre un terminal móvil (MT) y una estación
base (BS). Con el fin de recibir transmisiones de comunicación sin
errores, el receptor debe conocer el tiempo de recepción.
Para compensar los retardos de propagación
variables y mantener un tiempo de recepción conocido, se ajusta
periódicamente el tiempo de transmisión. El ajuste de la
temporización de la transmisión se realiza en el MT en lugar de en
la BS porque muchos MT están soportados por una BS común y el
retardo de propagación para cada MT es diferente, dependiendo de la
distancia. Las transmisiones de tramas de radio por el enlace
descendente a una BS no varían en el tiempo y son utilizadas por un
MT para sincronizar las transmisiones de tramas de radio por el
enlace ascendente.
El MT se sincroniza con una transmisión por
enlace descendente a una BS, que ha incurrido en un retardo de
propagación. La transmisión por enlace ascendente a un MT incurre,
también, en un retardo de propagación aproximadamente igual al
retardo de propagación del enlace descendente. La transmisión por
enlace ascendente recibida en la BS es la suma de los retardos de
propagación por los enlaces descendente y ascendente. La recepción
de tramas de radio (DL) y la transmisión de respuesta (UL) en un MT
antes de que se realice ajuste alguno de la temporización, se
ilustra en la Fig. 1b. La Fig. 1b ilustra un intervalo de tiempo de
UL transmitido por un MT seguido, inmediatamente, por un intervalo
de tiempo de DL transmitido por una BS.
Como se refleja en la Fig. 1a, el MT se
sincroniza sobre la recepción en un intervalo de tiempo de enlace
descendente en un instante T1 e inicia su transmisión por el enlace
ascendente inmediatamente después. Como se muestra en la Fig. 1b,
el comienzo de la transmisión en un intervalo de tiempo de enlace
descendente (TS) por la BS ocurre en el instante T2 y el final de un
intervalo de tiempo de enlace ascendente, precedente (TS) recibido
por la BS, ocurre en el instante T3. La diferencia entre los
instantes T3 y T2 se denomina desviación de la temporización (TD) y
es igual a la suma de los retardos de propagación por los enlaces
ascendente y descendente.
La TD puede identificarse y utilizarse para
ordenar al MT que ajuste el tiempo de transmisión en el intervalo
de tiempo de enlace ascendente con el fin de sincronizar la
transmisión de enlace ascendente con la recepción de enlace
descendente en la BS. Como el MT está sincronizado con un intervalo
de tiempo de enlace descendente recibido que ya ha incurrido en un
retardo de propagación de enlace descendente, el MT debe adelantar
la transmisión de intervalos de tiempo de enlace ascendente en la
suma de TD de los retardos de propagación de enlaces ascendente y
descendente. Esto se denomina avance de la temporización (TA) y se
define como:
Ecuación 1T3 -
T2 = TD = retardo de propagación de UL + retardo de propagación de
DL =
TA
La recepción de tramas de radio (DL) y la
transmisión de respuesta en un MT después del ajuste del TA, se
ilustra en la Fig. 2a. La Fig. 2a muestra un intervalo de tiempo de
DL transmitido por una BS, seguido por un intervalo de tiempo de UL
transmitido por un MT, adelantado en el tiempo, en el MT. La
transmisión de tramas de radio (DL) y la recepción (UL) en la
estación base después del ajuste del TA de la transmisión, se
ilustra en la Fig. 2b. La Fig. 2b representa un intervalo de tiempo
de DL transmitido por una BS seguido, inmediatamente, por un
intervalo de tiempo de UL transmitido por un MT, adelantado en el
tiempo, tal como es recibido en la BS.
El MT ha adelantado la transmisión en el
intervalo de tiempo de UL de acuerdo con la orden de TA, del
instante T5 al instante T4. Como el intervalo de tiempo recibido en
el instante T5 ya ha incurrido en el retardo de propagación de DL,
el nuevo instante T4 de transmisión de intervalo de tiempo de MT
sincroniza el instante de recepción T6 del intervalo de tiempo de UL
recibido por la BS, adelantado en el retardo de propagación de UL
esperado.
Ecuación 2T4 =
T5 - TA (suma de los retardos de propagación de UL y de
DL)
Ecuación 3T5 =
T6(siguiente intervalo de tiempo de la BS) + retardo de
propagación de
DL
Ecuación 4T4 =
T6(siguiente intervalo de tiempo de la BS) - retardo de
propagación de
UL
En consecuencia, el ajuste de TA de las
transmisiones de MT, da como resultado la sincronización de los
intervalos de tiempo de UL y de DL en la BS.
Un controlador de BS es responsable de instruir
al MT para que ajuste la transmisión de enlace ascendente de acuerdo
con el TA calculado. Las órdenes del MT para ajuste del TA
generadas por el controlador de BS pueden exigir una cantidad
considerable de recursos físicos, por lo que es importante que el
controlador de BS genere las órdenes de ajuste del TA con tan poca
frecuencia como sea posible, con el fin de reducir al mínimo la
sobrecarga del tráfico de señales.
Esto se facilita utilizando un pequeño período de
protección (GP) con respecto a la duración del intervalo de tiempo
dentro de cada trama de radio entre datos transmitidos de cada
intervalo de tiempo. En la Fig. 3 se muestra una estructura usual
de intervalo de tiempo. El GP evita la transmisión y recepción
simultáneas en la BS o en el MT. Un "intervalo de recepción
físico" de funcionamiento, que es sustancialmente menor que el
GP, dicta las desviación permitida de la temporización. El intervalo
de recepción físico se desplaza dentro del GP cuando cambia el
retardo de propagación del MT.
La TD medida refleja la situación del intervalo
de recepción físico dentro del GP. El TA proporciona un
desplazamiento corrector del intervalo de recepción físico dentro
del GP. Es importante sincronizar el ajuste del TA en el MT y en la
BS, ya que también se desplazará el intervalo de recepción de la BS.
Usualmente, el controlador de BS vigila continuamente la TD para
cada MT de forma independiente y genera órdenes de TA antes de que
se supere el intervalo de recepción físico permitido.
La lógica utilizada para generar órdenes de TA
debe tener en cuenta también, de manera infrecuente, la posibilidad
de que fallos de la transmisión de radio puedan hacer que órdenes
de TA no sean recibidas por el MT. Esto exige una forma rápida y
determinística de reconocer cuando el MT no ha realizado el ajuste
de TA.
La TD y el TA pueden ser utilizados,
adicionalmente, para determinar la situación de los MT. Como el
retardo de propagación es equiparable a la distancia existente
entre un MT y una BS, pueden utilizarse las TD procedentes de
varias BS para un MT particular para calcular, por triangulación, la
situación del MT.
Con el fin de generar señales de TA precisas en
relación con el mantenimiento del intervalo de recepción, la
reducción al mínimo de la sobrecarga del tráfico de señales y la
situación geográfica, es importante conocer el TA para el intervalo
de tiempo en que se midió la TD. La solicitante ha reconocido que
un método de conseguir esto consiste, únicamente, en permitir que el
TA afecte al MT en tramas identificadas específicamente.
La necesidad de coordinar el ajuste del TA en el
MT y la medición de la TD en la BS con una trama de radio
secuencial específica es difícil de lograr ya que el controlador de
BS no conoce el tiempo de recepción ni el tratamiento en el MT de
la orden de TA generada por la BS. Un método usual consiste en
permitir ajustes solamente en fronteras de tramas periódicas. Como
las tramas de radio están numeradas en secuencia, usualmente se
emplean números de tramas secuenciales periódicas, numeradas en
secuencia. Sin embargo, el período tiene que ser excesivamente
grande para garantizar que la orden de TA pueda ser tratada antes
de la siguiente medición periódica de TD.
Para determinar el período de número de trama de
TA necesario para coordinar el proceso, debe utilizarse la latencia
en el peor de los casos entre la generación por el controlador de
BS de la orden de TA y el tratamiento por el MT. Este es el período
mínimo necesario para garantizar un ajuste de TA en el siguiente
número de trama de TA. Para este caso, el controlador de BS tiene
que iniciar el procedimiento inmediatamente después del período de
número de trama de TA previo. Esto tiene como consecuencia,
efectivamente, un retardo del ajuste de TA de hasta dos períodos de
número de trama secuenciales de TA.
Como se muestra en la Fig. 4, la latencia en el
peor de los casos desde la generación por la BS hasta el
tratamiento en el MT de la orden de ajuste de TA, es el tiempo que
transcurre entre números de tramas de TA. La BS puede determinar
que es necesario generar una orden de TA cierto tiempo (T1) después
del número 1 de trama de TA y un tiempo (T2) antes del número 2 de
trama de TA. Para garantizar la coordinación del momento en que
tendrá efecto el TA entre el MT y la BS, ésta debe esperar a que
expire el período de número de trama de TA previo con el fin de
generar la petición en el instante (T3). El resultado es que,
cuando se reconoce el requerimiento de TA en el instante T1, el
retardo para coordinar el ajuste de TA es mayor que un período de TA
de número de trama y, en el instante T2, el retardo es menor que
dos períodos de TA de número de trama.
.... Ecuación
5(período FN TA)<(tiempo real para ajustar TA)<
(2(período FN
TA))
La solicitante ha reconocido que esta metodología
para la coordinación del TA empleando períodos de TA de número de
trama especificados tiene como consecuencia retardos de TA
excesivos que pueden evitarse. Por ejemplo, pueden originarse
retardos excesivos debido a la potencial existencia de transmisiones
de radio fallidas. En este caso, es necesario reconocer la
transmisión fallida en el controlador de BS tan rápidamente como
sea posible, de forma que pueda regenerarse una nueva orden de
ajuste de TA. Utilizando el método del período de TA de número de
trama, el controlador de BS esperará mediciones de TD subsiguientes
después de un ajuste de TA esperado para determinar si ha de
regenerarse una orden de TA. Este caso se representa en la Fig.
5.
En este ejemplo de la técnica anterior, el
controlador de BS, tras recibir una TD para corrección en el
instante T0, debe esperar una medición de TD subsiguiente en el
instante T1, que indique que no ha tenido efecto el ajuste de TA.
La dificultad con este método de señalización es que el controlador
de BS no sabe exactamente que medición de TD identifica el fallo
del ajuste de TA. En consecuencia, el controlador de BS, con el fin
de reducir al mínimo las órdenes de TA, debe esperar el peor caso
de retardo de ajuste de TA antes de regenerar una orden de TA
basándose en la medición de TD recibida.
Otra solución de la técnica anterior hace que el
MT confirme cada orden de TA como se muestra en la Fig. 6. Para
este ejemplo, el superar un plazo de tiempo esperando la
confirmación del TA tendrá como consecuencia la retransmisión de la
orden de TA. El fallo del ajuste de TA será reconocido más
rápidamente, esperándose entonces a que expire el período del número
de trama de TA. Sin embargo, esta recuperación más rápida exige un
tráfico de señales que es, aproximadamente, el doble ya que se
confirma cada orden. Esto no es deseable por cuanto que un
objetivo primordial es reducir la frecuencia de órdenes de TA.
En consecuencia, existe la necesidad de un
sistema y de un método que hagan posible un ajuste de la
temporización de tramas de radio rápido y eficaz sin requerir un
tráfico excesivo de señales de órdenes.
El presente invento está dirigido a un sistema y
a un método para reducir la latencia entre la medición de la
desviación de temporización (TD) y el ajuste de avance en el tiempo
(TA). El invento hace uso de un procedimiento determinístico para
coordinar órdenes de avance en el tiempo (TA) y mediciones de
desviación de temporización (TD) de forma que puedan reconocerse y
corregirse mucho más rápidamente transmisiones fallidas o cambios
en la propagación de señales de terminales móviles. La eficacia de
los recursos de radio se hace máxima al reducir al mínimo la
sobrecarga en el tráfico de señales merced a una reducción eficaz
de la frecuencia de las órdenes de avance en el tiempo. Esto se
consigue especificando tramas de radio particulares para ajuste del
avance en el tiempo (TA) mediante la inclusión de un número de trama
de conexión (CFN) en órdenes de TA. Se reduce entonces al mínimo el
potencial tratamiento incorrecto de las mediciones de la desviación
de temporización (TD), ya que las mediciones de TD realizadas en la
BS para el CFN de la trama de radio especificada, en el que ha de
realizarse el ajuste de TA por parte del MT, reflejará si el TA se
ajustó o no correctamente.
Un sistema de comunicaciones preferido soporta
comunicaciones inalámbricas bidireccionales entre estación base (BS)
y terminal móvil (MT) merced a la utilización de un formato de
tramas de radio con tramas de radio del sistema numeradas en
secuencia. Las BS del sistema poseen un transmisor para transmitir
datos de comunicaciones formateados de manera selectiva a MT dentro
de tramas de radio del sistema y un receptor para recibir datos de
comunicaciones procedentes de MT dentro de tramas de radio del
sistema. Los receptores de BS tienen un procesador asociado para
medir la desviación de temporización en tramas de radio
identificadas de datos de comunicaciones recibidos desde un MT
seleccionado.
Típicamente, la medición de TD es vigilada para
todas las tramas de radio. El procesador de BS asocia el número
secuencial respectivo de la trama con cada medición de TD de
transmisiones recibidas en una trama de radio, estableciendo por
tanto un tiempo asociado con cada medición. Órdenes de avance de la
temporización (TA) son generadas por un controlador de estación base
que está asociado con las BS para proporcionar órdenes de ajuste de
TA para transmisión por las BS a los MT. El generador de órdenes de
ajuste de TA genera órdenes de ajuste de TA que incluyen el valor
de ajuste de TA, calculado basándose en el ajuste de la orden de TA
con éxito más reciente y en una TD medida para un MT seleccionado.
Las órdenes de ajuste de TA incluyen, también, un número de trama
de conexión (CFN) que especifica una trama de radio particular en
la que el MT seleccionado ha de realizar el ajuste de
temporización.
Se prefiere que el generador de señales de TA
únicamente genere una señal de TA para un MT seleccionado cuando la
TD medida de una transmisión recibida desde el MT seleccionado no
esté incluida dentro de un margen de sincronización de
temporización seleccionado, es decir, un umbral de TD. Tal umbral de
TD se selecciona, preferiblemente, para correlacionarse con el
intervalo de recepción físico de los MT y las BS.
Después de que el controlador de BS transmite una
orden de ajuste de TA a un MT seleccionado, se analiza la TD medida
para datos de comunicaciones recibidos desde el MT seleccionado en
la trama especificada en el CFN de la señal de orden de TA
transmitida con el fin de determinar si se ha realizado el ajuste
de TA o si se requiere una nueva orden de TA. Normalmente, sólo se
requerirá inmediatamente una nueva orden de TA si la anterior orden
de TA no tuvo éxito al ajustar el TA del MT seleccionado. De otro
modo, la medición de TD para la trama de CFN debe cambiarse
sustancialmente en la misma magnitud en que lo iba a realizar la
orden de TA y debe quedar dentro del umbral de TD.
Los terminales móviles (MT) preferidos tienen un
transmisor y un procesador de MT asociado para transmitir datos de
comunicaciones formateados de manera selectiva a las BS dentro de
tramas de radio del sistema sincronizadas por el procesador del MT
y un receptor para recibir datos de comunicaciones procedentes de
las BS dentro de tramas de radio del sistema. El procesador de MT
ajusta la temporización de las transmisiones del transmisor de MT
asociado en respuesta a datos de TA en una orden de ajuste de TA
recibida que comienza en la trama de radio especificada en el CFN
de la orden de TA recibida.
El sistema de comunicaciones incluye también,
preferiblemente, un localizador geográfico asociado con las BS para
determinar la posición física de los MT. Utilizando la
triangulación usual, dos o más BS miden las TD con respecto a datos
de comunicaciones recibidos desde un MT seleccionado en una trama
de radio especificada del sistema. No obstante, el empleo de las
mediciones de TD solamente para calcular la situación geográfica del
MT no proporcionará un resultado preciso si la señal del MT ha sido
ajustada en TA. Merced al presente invento, se conoce el TA de las
transmisiones de los MT para, virtualmente, todas las tramas de
radio, ya que el TA real es el TA de la señal de orden de TA más
reciente enviada con éxito al MT. Como se evalúa la TD para cada
trama de radio especificada por el CFN, el fallo de una orden de TA
se conoce tan pronto como se comprueba la TD medida para la trama
del CFN, lo cual ocurre de manera casi instantánea. En el caso de
una orden de TA con éxito, su valor de TA es utilizado en cálculos
para localización geográfica de la trama especificada por su CFN y
para todas las tramas subsiguientes hasta una trama identificada
por el CFN de la siguiente orden de TA con éxito. Así, pueden
efectuarse cálculos de localización geográfica con respecto a
cualquier trama de radio basándose en datos de una orden de TA que
se sabe que ha sido ejecutada.
El invento proporciona, también, un método para
sincronizar datos de comunicaciones en las BS. Se mide la desviación
de temporización (TD) en tramas de radio identificadas en las que
una BS recibe datos de comunicaciones procedentes de un MT
seleccionado. Si la TD medida de una transmisión recibida desde el
MT no queda dentro de un margen de sincronización de temporización
seleccionado, se genera una señal de orden de TA. La señal de orden
de TA incluye datos de TA calculados basándose en la TD medida. La
señal de orden de TA incluye, también, un número de trama de
conexión (CFN) que especifica una trama de radio particular para
efectuar un ajuste de temporización mediante el MT seleccionado. La
señal de orden de TA es transmitida al MT seleccionado. Si la señal
de TA es recibida entonces por el MT seleccionado, la temporización
de las transmisiones de datos de comunicaciones del MT seleccionado
se ajusta basándose en los datos de TA y empezando en la trama de
radio especificada por el CFN de la señal de orden de TA recibida.
La TD para datos recibidos desde el MT seleccionado al que ha sido
transmitida la señal de orden de TA, es comprobada para la trama de
radio especificada en el CFN de la señal de orden de TA
transmitida, para garantizar que se ejecutó la orden de TA en el MT
seleccionado. Preferiblemente, la generación de señales de orden de
TA, su transmisión y la comprobación de TD asociada, se repiten
cuando la TD de una transmisión recibida desde el MT seleccionado
en la trama de radio del CFN no cae dentro de un margen de
sincronización de temporización seleccionado o no se cambia en una
magnitud virtualmente igual al ajuste de TA, ya que ello indicaría
un fallo del MT seleccionado a la hora de ejecutar en la práctica
la orden de TA previamente transmitida.
El invento facilita, también, un método para
localizar geográficamente un terminal móvil (MT) en un sistema de
comunicaciones. El método comprende realizar ajustes de
temporización en el MT comunicando señales de orden de avance de
temporización (TA) a un MT seleccionado, cuando una TD medida de una
señal recibida por una BS desde el MT seleccionado supera un umbral
de TD. Las señales de orden de TA incluyen datos de TA y un número
de trama de conexión (CFN) que especifica una trama de radio
particular. El ajuste de temporización de las transmisiones de
datos de comunicaciones mediante el MT seleccionado se realiza
basándose en los datos de TA de una señal de orden de TA en la trama
de radio especificada por el CFN. Se comprueba la TD para los datos
de comunicaciones recibidos desde el MT seleccionado en la trama de
radio especificada por el CFN de una señal de orden de TA con el
fin de determinar si la respectiva señal de orden de TA fue
ejecutada satisfactoriamente por el MT seleccionado, garantizando
así que se conoce el TA real del MT seleccionado. La desviación de
temporización (TD) medida de una transmisión recibida para una
trama de radio seleccionada desde un MT seleccionado es recogida por
una o más BS. Los datos de TA de la señal de orden de TA con éxito
más reciente y las mediciones de TD realizadas por las BS para la
trama de radio seleccionada, son utilizados para calcular la
situación geográfica del MT seleccionado.
Otros objetos y ventajas del sistema y del método
resultarán evidentes para los expertos en la técnica tras la
lectura de la descripción detallada del invento.
La Fig. 1a es un diagrama esquemático de
temporización de una recepción y una transmisión de tramas de radio
en un terminal móvil, sin ajuste alguno de temporización.
La Fig. 1b es un diagrama esquemático de
temporización de una recepción y una transmisión de tramas de radio
en una estación base, sin ajuste alguno de temporización.
La Fig. 2a es un diagrama esquemático de
temporización de una recepción y una transmisión de tramas de radio
en un terminal móvil, con avance de temporización.
La Fig. 2b es un diagrama esquemático de
temporización de una recepción y una transmisión de tramas de radio
en una estación base, con ajuste del avance de temporización.
La Fig. 3 es una ilustración de datos de
intervalo de tiempo usual y de una estructura de período de
protección.
La Fig. 4 es un diagrama de temporización de un
método usual de ajuste de tiempo basado en un número de trama
periódico.
La Fig. 5 es un diagrama de temporización de un
fallo de una orden de ajuste de temporización y de la retransmisión
con el método usual ilustrado en la Figura 4.
La Fig. 6 es un diagrama de temporización de un
método usual alternativo de ajuste de la temporización que hace uso
del tráfico de señales de confirmación de órdenes.
La Fig. 7 es un diagrama de temporización del
ajuste de temporización y de la medición del retardo de tiempo
sincronizados por el número de trama, de acuerdo con las enseñanzas
del presente invento.
La Fig. 8 es un diagrama de temporización de la
recuperación de un ajuste de temporización fallido, de acuerdo con
las enseñanzas del presente invento.
La Fig. 9 es un diagrama esquemático de un
sistema de comunicaciones constituido de acuerdo con las enseñanzas
del presente invento.
Las realizaciones se describirán con referencia a
las figuras de los dibujos en las que números similares representan
elementos similares en todas ellas.
Con referencia a la Figura 9, en ella se ilustra
un sistema 10 de comunicaciones que comprende una pluralidad de
estaciones base (BS) 12 que realizan comunicaciones inalámbricas
con terminales móviles (MT) 14. Cada BS intercambia comunicaciones
inalámbricas con los MT de una célula geográfica, existiendo,
normalmente, un cierto solapamiento entre las áreas de las células.
Cuando un MT 14 se encuentra en una zona de solapamiento, la
comunicación bidireccional se realiza, generalmente, con la BS que tiene el enlace de señales más fuerte.
Cuando una segunda BS comienza a tener un enlace de señales más fuerte, se produce el "intercambio" de la comunicación. Los procedimientos y los parámetros deseados para conseguir el "intercambio", son bien conocidos en la técnica.
comunicación bidireccional se realiza, generalmente, con la BS que tiene el enlace de señales más fuerte.
Cuando una segunda BS comienza a tener un enlace de señales más fuerte, se produce el "intercambio" de la comunicación. Los procedimientos y los parámetros deseados para conseguir el "intercambio", son bien conocidos en la técnica.
En un sistema preferido, tal como de acuerdo con
protocolos inalámbricos 3G, bases 16 de nodos están previstas en
una conexión física o lógica con la o las BS. Un controlador 17 de
la red de radio (RNC), al que están conectadas las bases 16 de
nodos controla las BS y coordina las comunicaciones en todo el
sistema 10 de comunicaciones. En un sistema extendido, múltiples RNC
17 coordinan las comunicaciones para diferentes grupos de BS. El
RNC 17 incluye un controlador de BS, que controla las BS dentro de
las bases de nodos. Preferiblemente, el RNC 17 incluye un
localizador geográfico de MT, pero no se requiere que el
localizador geográfico esté incorporado en la práctica en el RNC
17.
Cada BS 12 incluye, de preferencia, un
transceptor (transmisor-receptor) 20 con un sistema
22 de antenas y circuitería 24 de tratamiento de señales,
asociados. Cada MT 14 incluye, preferiblemente, un transceptor 26
con una antena 27 y circuitería 28 de tratamiento de señales,
asociadas. En lugar de transceptores, los transmisores y receptores
de MT y BS pueden estar incorporados como componentes
separados.
Las comunicaciones por enlace descendente (DL)
son tratadas por la circuitería 24 de tratamiento de BS y son
transmitidas por los transceptores 20 de BS desde los sistemas 22
de antena de BS, para ser recibidas por los MT. Las comunicaciones
por enlace ascendente (UL) son transmitidas desde los MT 14 y son
recibidas por los sistemas de antenas 22 de BS y los transceptores
20 de BS de las estaciones base 12.
La circuitería 24 de tratamiento de BS lleva a
cabo el cambio de formato de las comunicaciones inalámbricas BS/MT
dándoles un formato de tramas de radio seleccionado con múltiples
intervalos de tiempo, formato que se utiliza sobre una base amplia
de sistema para todas las BS controladas por el RNC 17. De
preferencia, el RNC y las bases de nodos coordinan la ejecución de
esta asignación de formato.
Dentro del formato de tramas de radio, a cada
trama de radio se le asigna un número secuencial que permite que la
circuitería de tratamiento identifique tramas de sistema
específicas en las comunicaciones inalámbricas BS/MT. La
circuitería 24 de BS está configurada para medir los retardos de
tiempo (TD) recibidos de tal forma que cada medición de TD se
identifique con una trama de radio respectiva de unas transmisiones
de MT recibidas, es decir, comunicaciones de enlace ascendente.
Para este propósito, se utilizan los números de trama secuenciales
de las tramas de radio.
Las BS proporcionan datos de TD al controlador de
BS del RCN 17 que, preferiblemente, incluyen datos de mediciones de
TD grabados en las BS, identificación del MT que realiza la
transmisión de UL medida y el número de trama de radio de sistema
en el que se recibió la transmisión de UL medida. Cuando la
medición de TD supera un umbral especificado, el controlador de BS
genera una orden de TA para el MT respectivo. Se utiliza un
algoritmo inteligente, usual, para determinar la dirección y la
velocidad del MT con respecto a la BS de medición basándose en la
medición de TD.
Preferiblemente, los intervalos de tiempo para
comunicación tienen un período de protección de duración
predeterminada, dentro del cual se mueve un intervalo físico de
recepción. El umbral de TD es, de preferencia, ligeramente más
corto que el intervalo de recepción físico y tiene en cuenta los
ajustes fallados y el tiempo para detectar el ajuste de fallo y
recuperación.
Una medición de TD inicial, TD_{0} refleja la
posición inicial del intervalo de recepción físico dentro del GP
para un MT particular antes de cualquier ajuste de TA, En el MT se
hace un TA inicial, TA_{0}, y ese TM, suponiendo que TA_{0}
tiene éxito, cambia de posición el intervalo de recepción físico
moviéndolo a un lugar deseado, lo que es reflejado por una nueva
medición TD_{1} de la desviación de temporización. El TA inicial,
TA_{0}, tuvo éxito si TD_{1}+ TA_{0} es virtualmente igual a
TD_{0}.
El TA de la transmisión del MT se mantiene
constante hasta el siguiente ajuste de TA con éxito, como lo
refleja la TD medida. Por ejemplo, un TA_{0} de orden inicial con
éxito podría fijar el avance de tramas de la transmisión del MT en
8 unidades, una siguiente orden de TA, TA_{1}, podría hacer que el
avance de la transmisión de MT cambiase a 3 unidades. El éxito de
TA_{1} se vería reflejado en un retardo de la TD medida de una
transmisión de MT recibida de 5 unidades. Si TA_{1} no se
ejecutase con éxito, el TA de las transmisiones de MT seguiría
siendo de 8 unidades.
Para establecer el momento en que tienen lugar
los ajustes de TA, las órdenes de TA de acuerdo con el invento
especifican una trama de radio particular cuando el ajuste de TA ha
de ser realizado por el MT. Así, cada señal de orden de TA incluye
datos de TA y un número de trama de conexión (CFN) que especifica
una trama de radio particular en la que el MT ejecutará una orden de
TA.
Al determinarse que es necesario el ajuste de TA,
el controlador de BS genera una señal de orden de TA sin incurrir
en el retardo requerido para el método de ajuste de la técnica
anterior basado en el número de trama de TA periódico, tal como se
describe en relación con la Figura 4 ilustrativa de la técnica
anterior. Cada orden de TA enviada al MT indica una trama específica
identificada por el CFN cuando el MT realice el ajuste de TA. Como
se ilustra en el diagrama de flujo de señales representado en la
Fig. 7, cuando el controlador de BS determina que es necesario el
ajuste de TA, basándose en las mediciones de TD recibidas en el
instante T1, se genera inmediatamente una orden de TA. Sólo se
incurre en un retardo extremadamente corto en el tratamiento del
controlador de BS, de manera que el instante T1 es, aproximadamente,
igual al instante T2. La orden de TA incluye un CFN que especifica
la trama de radio particular en el instante T3, cuando el MT lleva
a cabo el TA como se ilustra en la Fig. 7. El CFN se selecciona de
forma que el ajuste de TA se aplique en un instante teniendo en
cuenta el retardo de tratamiento del MT y el tiempo de propagación
esperado entre el controlador de BS y el MT, y que la trama
identificada por el CFN transmitida por el MT llegará a la BS con
una TD corregida.
Como el controlador de BS especificó el número de
trama en el que había de ocurrir el ajuste de TA, una medición de
TD en T4 realizada por la BS para el intervalo de tiempo
especificado por el CFN recibido en la BS, indica al controlador de
BS si el MT ejecutó con éxito el TA. Si la TD de la trama del CFN
recibida en la BS es hecha cambiar sustancialmente por el ajuste de
la temporización que había de efectuarse merced a la señal de
orden de TA, la orden de TA tuvo éxito. Si no, el controlador de BS
puede reaccionar muy rápidamente a las transmisiones de órdenes de
TA fallidas y, también, puede reajustar los MT cuya distancia a la
BS ha cambiado considerablemente desde el instante T1 emitiendo una
nueva señal de orden de TA.
El caso de una orden de ajuste de TA fallida se
ilustra en la Fig. 8. La orden de TA no ha sido tratada por el MT,
de manera que el MT no transmite, en T0, una señal ajustada en TA,
en la trama del CFN. En consecuencia, la medición de TD en la BS en
el instante T1 en la trama del CFN especificado en la orden de TA,
no indica que haya tenido lugar el ajuste. El controlador de
estación de base genera entonces una nueva orden de TA en el
instante T2. Como el MT y el controlador de BS han utilizado un
método determinístico para sincronizar el ajuste de TA a un número
de trama conocido, se necesita muy poco tiempo para generar la nueva
señal de orden de TA. Así, el instante T2 es, aproximadamente, igual
que el instante T1.
La capacidad del controlador de BS para
reaccionar inmediatamente al recibir la medición de TD en el número
de trama especificado en la orden de TA previa, deja más tiempo
para generar órdenes de TA sin exceder el intervalo de recepción de
canal físico ni superponerse al período de protección de intervalo
de tiempo vecino. La consecuencia de esto es una reducción de la
frecuencia requerida de órdenes de TA y la correspondiente
disminución de los recursos físicos requeridos para soportar la
función de señalización de TA.
El invento permite, además, que el caso de que
haya variado la distancia de un MT a la BS se distinga rápidamente
del caso de una orden de TA fallida. Como el controlador de BS
especifica a través del CFN la trama de radio particular en que ha
de ejecutarse un TA, la medición de TD recibida para esa trama de
radio particular indicará si la orden de TA fue recibida
correctamente y ejecutada con éxito por el MT. En consecuencia, las
mediciones de TD fuera del umbral especificado que ocurran en las
tramas de tiempo especificadas por el CFN indicarán, normalmente,
órdenes de TA fallidas, mientras que tales mediciones de TD en otras
tramas de tiempo indicarán, normalmente, un cambio de posición del
MT. Aún cuando la medición de TD de una trama de tiempo
especificada por un CFN recibida sea atribuible a un cambio de
posición del MT, la nueva señal de TA es generada basándose en esa
medición de TD para proporcionar un TA preciso para el MT. Esta es
una posibilidad importante, ya que el controlador de BS es avisado
de que se trata de un ajuste de orden de TA previamente fallido, de
manera que pueda realizarse un ajuste completo, evitándose la
necesidad de repetir la orden de TA fallida.
Con el fin de lograr una localización geográfica,
el geolocalizador puede emplear la triangulación de señales
recibidas desde un MT seleccionado por varias BS, con un mayor
grado de fiabilidad. Cuando un MT seleccionado se encuentra en
comunicación con una BS para ejecutar telecomunicaciones normales,
esa BS transmite, normalmente, las señales de orden de TA generadas
por el controlador de BS al MT seleccionado. Dado que, de acuerdo
con el invento, el TA de transmisiones de MT es conocido para todas
las tramas de radio, puede calcularse fácilmente la posición
geográfica por métodos usuales de triangulación empleando la
posición conocida de la BS, los datos de TA de la señal de orden de
TA con éxito más reciente (o 0 cuando no se encuentran órdenes de
TA con éxito) y las mediciones de TD procedentes de una o más BS.
Aunque es posible proporcionar la posición geográfica basándose en
triangulación al encontrar el TA, las mediciones de TD procedentes
de dos BS, se proporciona información de posición geográfica sin
ambigüedad mediante triangulación usual cuando se obtienen
mediciones de TD procedentes de, al menos, tres BS.
En los sistemas de TDD en los que solamente
existe comunicación con una BS, el MT mide también la diferencia de
recepción de tramas relativa entre células. Las mediciones de la
diferencia de recepción entre células, en combinación con la
distancia que existe desde la célula actual, reflejada por la TD
medida en la BS permite la determinación de la posición geográfica
en tales sistemas basándose en el TA del MT y en la única medición
de TD de la BS. También es conocido utilizar en tales cálculos las
mediciones de pérdidas en el trayecto.
Preferiblemente, cuando se recibe una petición de
localización geográfica, el localizador geográfico especifica una
trama de tiempo del sistema en la que es recogida la medición de TD
de transmisiones recibidas desde el MT seleccionado, procedentes de
la BS que se encuentra en comunicación primaria con el MT
seleccionado, en un sistema de TDD, y, en un sistema de
triangulación de BS usual, también de una o más de otras BS. La
localización geográfica se calcula basándose en las mediciones de
TD recogidas para la trama de tiempo especificada y el TA reflejado
por la orden de TA con éxito más reciente ejecutada por el MT
seleccionado. En consecuencia, puede conseguirse una localización
geográfica precisa virtualmente en todo momento desde que se conoce
el TA del MT seleccionado a partir de las señales de órdenes de TA
que han sido ejecutadas con éxito según lo determinado de acuerdo
con este invento.
Aunque el presente invento se ha descrito en
términos de las realizaciones preferidas, otra variaciones que caen
dentro del alcance del invento que se esquematiza en las
reivindicaciones siguientes, resultarán evidentes para los expertos
en la técnica.
Claims (17)
1. Un sistema de comunicaciones para soportar
comunicaciones bidireccionales inalámbricas entre estación base,
BS, y terminal móvil, MT, mediante la utilización de un formato de
tramas de radio que tiene tramas de radio del sistema identificadas
en secuencia, que comprende una BS con un transmisor para
transmitir datos de comunicaciones formateados selectivamente a los
MT dentro de tramas de radio del sistema, y un generador de señales
de avance de temporización, TA, asociado con la BS para
proporcionar señales de órdenes de TA para transmisión por la BS a
MT seleccionados, cuyo sistema de comunicaciones se
caracteriza porque:
el receptor de la BS tiene un procesador asociado
para medir la desviación de temporización, TD, de transmisiones
recibidas del MT en tramas de radio identificadas, en el que se
reciben datos de comunicaciones procedentes de un MT
seleccionado:
- dicho generador de señales de órdenes de TA genera señales de órdenes de TA que incluyen:
- datos de TA que se calculan basándose en la TD medida de una trama de radio identificada para un MT seleccionado, y
- un número de trama de conexión, CFN, que especifica una trama de radio particular para realizar un ajuste de temporización mediante un MT seleccionado; y
en el que el procesador de BS mide la TD para
datos de comunicaciones recibidos desde un MT seleccionado al que
ha sido transmitida una señal de orden de TA en la trama
especificada en el CFN de la señal de orden de TA transmitida.
2. Un sistema de comunicaciones de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque:
el generador de señales de órdenes de TA
solamente genera una señal de orden de TA para un MT seleccionado
cuando una TD medida de una transmisión recibida desde el MT
seleccionado no cae dentro de un margen de sincronización de
temporización seleccionado.
3. Un sistema de comunicaciones de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado además por:
al menos un terminal móvil, MT, que tiene:
- un transmisor y un procesador de MT asociado para transmitir selectivamente datos de comunicaciones formateados a una BS dentro de tramas de radio del sistema sincronizadas por dicho procesador de MT; y
- un receptor para recibir datos de comunicaciones desde una BS dentro de tramas de radio del sistema; y
en el que dicho procesador de MT ajusta la
temporización de los datos de comunicaciones transmitidos por el
citado transmisor de MT en respuesta a datos de TA en una señal de
orden de TA recibida que comienza en la trama de radio especificada
en el CFN de la señal de orden de TA recibida.
4. Un sistema de comunicaciones de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque:
el generador de señales de TA sólo genera una
señal de TA para un MT seleccionado cuando la TD identificada de una
transmisión recibida desde el MT seleccionado no cae dentro de un
margen de sincronización de temporización seleccionado.
5. Un sistema de comunicaciones de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado además por:
una pluralidad de estaciones base, BS, cada una
de las cuales tiene:
- un transmisor para transmitir datos de comunicaciones formateados selectivamente a MT dentro de tramas de radio del sistema; y
- un receptor para recibir datos de comunicaciones desde MT dentro de tramas de radio del sistema;
en el que cada receptor de dichas BS tiene un
procesador asociado para medir una desviación de temporización, TD,
de transmisiones de MT recibidas en tramas de radio identificadas,
en las que se reciben datos de comunicaciones desde MT
seleccionados;
el generador de señales de órdenes de avance de
temporización, TA, asociado con cada una de dichas BS para
proporcionar a una cada de las citadas BS señales de órdenes de TA
seleccionadas para transmisión a MT seleccionados respectivos;
y
en el que cada procesador de dichas BS mide la TD
para datos de comunicaciones recibidos desde un MT seleccionado
respectivo al que ha sido transmitida una señal de orden de TA
respectiva en la trama especificada en el CFN de la señal de orden
de TA transmitida, respectiva.
6. Un sistema de comunicaciones de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque:
el generador de señales de órdenes de TA sólo
genera una señal de orden de TA para un MT seleccionado cuando la
TD medida de una transmisión recibida desde el MT seleccionado no
cae dentro de un margen de sincronización de temporización
seleccionado.
7. Un sistema de comunicaciones de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado además porque:
un localizador geográfico está asociado con el
generador de señales de órdenes de TA y dichas BS de tal manera que
la TD medida por uno o más de los citados procesadores de BS con
respecto a datos de comunicaciones recibidos desde un MT
seleccionado en una trama de tiempo especificada, proporciona una
base para calcular la localización geográfica del MT seleccionado
durante la trama de tiempo especificada en conjunto con los datos
de TA de una señal de orden de TA con éxito, más reciente, emitida
por el generador de señales de órdenes de TA para el MT
seleccionado.
8. Un sistema de comunicaciones de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado además por:
una pluralidad de terminales móviles, MT, cada
uno de los cuales tiene:
- un transmisor y un procesador asociados para transmitir datos de comunicaciones formateados selectivamente a dichas BS dentro de tramas de radio del sistema sincronizadas por el mencionado procesador; y
- un receptor para recibir datos de comunicaciones desde dichas BS dentro de tramas de radio del sistema; y
en el que cada uno de dichos procesadores de MT
ajusta la temporización de datos de comunicaciones transmitidos por
el citado transmisor de MT respectivo en respuesta a datos de TA en
una señal de orden de TA recibida que comienza en la trama de
tiempo especificada en el CFN de la señal de orden de TA
recibida.
9. Un sistema de comunicaciones de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque:
el generador de señales de órdenes de TA sólo
genera una señal de orden de TA para un MT seleccionado cuando la
TD medida de una transmisión recibida desde el MT seleccionado no
cae dentro de un margen de sincronización de temporización
seleccionado.
10. Un terminal móvil, MT, para un sistema de
comunicaciones que soporta comunicaciones bidireccionales
inalámbricas entre estación base, BS, y terminal móvil, MT,
mediante la utilización de un formato de tramas de radio que tiene
tramas de radio del sistema identificadas en secuencia, en el que
una BS transmite datos de comunicaciones formateados selectivamente
a MT dentro de tramas de radio del sistema, comprendiendo el
terminal móvil, MT, un transmisor y un procesador asociado para
transmitir datos de comunicaciones formateados selectivamente a una
BS dentro de tramas de radio del sistema sincronizadas mediante
dicho procesador y un receptor para recibir datos de comunicaciones
desde la BS dentro de tramas de radio del sistema,
caracterizado porque:
el MT recibe señales de órdenes de avance de
temporización, TA, que incluyen datos de TA y un número de trama de
conexión, CFN, que especifica una trama de radio particular para
realizar un ajuste de temporización mediante un MT; y
el procesador de MT ajusta la temporización de
los datos de comunicaciones transmitidos por dicho procesador de MT
en respuesta a datos de TA en una señal de orden de TA recibida que
comienza en la trama de radio especificada en el CFN de la señal de
orden de TA recibida.
11. Un método de sincronizar datos de
comunicaciones en una estación base para un sistema de
comunicaciones que soporta comunicaciones bidireccionales
inalámbricas entre una estación base, BS, y una pluralidad de
terminales móviles, MT, mediante la utilización de un formato de
tramas de radio secuenciales que tiene tramas de radio del sistema
identificadas, en el que la BS transmite datos de comunicaciones
formateados selectivamente a los MT dentro de tramas de radio del
sistema y recibe datos de comunicaciones desde los MT dentro de
tramas de radio del sistema, y por lo menos un terminal móvil, MT,
transmite datos de comunicaciones formateados selectivamente a la
BS dentro de tramas de radio del sistema y recibe datos de
comunicaciones desde dicha BS dentro de tramas de radio del
sistema, cuyo método se caracteriza por:
a) medir la desviación de temporización, TD, de
datos de comunicaciones recibidos desde un MT seleccionado por la BS
y llevar a cabo las operaciones siguientes, cuando la TD medida no
cae dentro de un margen de sincronización de temporización
seleccionado;
b) generar una señal de orden de TA que
incluye:
- datos de TA calculados basándose en la TD medida de los datos de comunicaciones recibidos desde el MT seleccionado; y
- un número de trama de conexión, CFN, que especifica una trama de radio particular para efectuar un ajuste de temporización mediante el MT seleccionado;
c) transmitir la señal de orden de TA al MT
seleccionado;
d) si la señal de orden de TA es recibida por el
MT seleccionado, ajustar la temporización de datos de
comunicaciones transmitidos por el MT seleccionado en respuesta a
la señal de orden de TA, basándose en los datos de TA y que
comienza en la trama de radio especificada por el CFN de la señal de
orden de TA recibida; y
e) medir la TD para datos de comunicaciones
recibidos desde el MT seleccionado en la trama de radio especificada
por el CFN de la señal de orden de TA transmitida.
12. El método de la reivindicación 11,
caracterizado además por:
repetir las operaciones b)-c)
cuando la TD medida de una transmisión recibida desde el MT
seleccionado en la operación e) no cae dentro del margen de
sincronización de temporización seleccionado.
13. El método de la reivindicación 12,
caracterizado porque las operaciones b)-e)
se llevan a cabo siempre que la TD medida de datos de
comunicaciones recibidos desde el MT seleccionado no caiga dentro
del margen de sincronización de temporización seleccionado.
14. Un método de localizar geográficamente un
terminal móvil, MT, en un sistema de comunicaciones que tiene una
pluralidad de estaciones base, BS, que soporta comunicaciones
bidireccionales inalámbricas BS/MT mediante la utilización de un
formato de tramas de radio secuenciales que tiene tramas de radio
del sistema identificadas, en el que las BS transmiten datos de
comunicaciones formateados selectivamente a los MT dentro de tramas
de radio del sistema y reciben datos de comunicaciones desde los MT
dentro de tramas de radio del sistema, y en el que los MT
transmiten datos de comunicaciones formateados selectivamente a las
BS dentro de tramas de radio del sistema y reciben datos de
comunicaciones desde dichas BS dentro de tramas de radio del
sistema, cuyo método se caracteriza por:
comunicar señales de órdenes de avance de
temporización, TA a MT seleccionados, cuyas señales incluyen datos
de TA y un número de trama de conexión, CFN, que especifica una
trama de radio particular para efectuar un ajuste de temporización
mediante el MT seleccionado;
medir las desviación de temporización, TD, en
cada trama de radio, especificada por el CFN, de datos de
comunicaciones recibidos del MT seleccionado por una BS, para
determinar si cada señal de orden respectiva ha tenido éxito;
medir la desviación de la temporización, TD, de
una transmisión de MT recibida desde el MT seleccionado en una
trama de radio seleccionada por dicha BS; y
utilizar la TD medida a partir de la trama de
radio seleccionada y los datos de TA de una señal de orden de TA
con éxito, más reciente, transmitida al MT seleccionado, para
calcular la situación geográfica del MT seleccionado.
15. El método de acuerdo con la reivindicación
14, caracterizado porque se mide la desviación de
temporización, TD, de datos de comunicaciones recibidos para el MT
seleccionado, por una segunda BS, en la trama de radio
seleccionada, y se utiliza, también, en el cálculo de la situación
geográfica del segundo MT.
16. El método de acuerdo con la reivindicación
15, caracterizado porque se mide la desviación de
temporización, TD, de datos de comunicaciones recibidos para el MT
seleccionado, por una segunda BS, en la trama de radio
seleccionada, y se utiliza, también, en el cálculo de la situación
geográfica del MT seleccionado.
17. El método de acuerdo con la reivindicación
14, caracterizado porque las mediciones del MT seleccionado
con relación a la diferencia de recepción de tramas entre células,
y las mediciones de la diferencia de recepción de células, se
utilizan también para calcular la situación geográfica.
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