ES2303461A1 - Sistema de sincronizacion tetra con zona adyacente. - Google Patents
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Abstract
Se describe un sistema para la sincronización de estaciones base TETRA mediante la recepción de la estación base que ocupa la zona adyacente, de modo que esta sincronización cumpla con la funcionalidad de handover de tipo 1 y 2 definida en el estándar TETRA. para ello, la estación base incluye un módulo de tipo ISYNC que incorpora un receptor sintonizado a la frecuencia de la zona adyacente, y en el que el nivel de señal suficiente para dicho receptor se logra con la ayuda de antenas directivas dirigidas a la zona adyacente patrón. Este módulo ISYNC genera señales de sincronismo para hacerlo compatible con los demás sistemas de sincronización, y además proporciona la referencia para todas las estaciones base, tanto temporal como en frecuencia.
Description
Sistema de sincronización TETRA con zona
adyacente.
La presente invención se refiere a un sistema de
sincronización TETRA (Terrestrial Trunked Radio) con zona
adyacente, que aporta esenciales características de novedad y
notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados
para los mismos fines en el estado actual de la técnica.
Más en particular, la invención propone el
desarrollo de un sistema de sincronización de estaciones base en
una red TETRA mediante recepción de la estación base de la zona
adyacente, de modo que permita mantener la comunicación entre un
terminal móvil y una estación base cuando dicha estación móvil
cambia de una célula a otra, merced a la expresada sincronización
de estaciones base adyacentes. Para ello, la invención prevé la
utilización en cada zona de un módulo ISYNC (ISOLATED SYNC,
Sincronismo Aislado), que incorpora un receptor TETRA sintonizado a
la frecuencia de la zona adyacente, con lo que se consigue la
sincronización de dicha zona adyacente.
El campo de aplicación de la invención se
encuentra comprendido, obviamente, dentro del sector de las
telecomunicaciones, y más concretamente, dentro del sector de las
comunicaciones móviles.
Los expertos en la materia son conocedores de la
existencia del estándar TETRA (Terrestrial Trunked Radio) que
soporta voz y datos. Para ello se ha especificado en dicho estándar
la interfaz aire, la interconexión entre redes TETRA y otras redes
mediante nodos intermedios, el interfaz del equipo terminal en la
estación móvil, los aspectos de seguridad en la red, los objetivos
de calidad en la misma y los servicios suplementarios que se
proporcionan adicionalmente a los servicios de voz y datos. Uno de
los aspectos diferenciales en la especificación del sistema TETRA
es la definición del estándar radio. El subsistema radio
proporciona una serie de canales lógicos, que representan la
interfaz entre el protocolo y la radio, siendo el acceso radio TDMA
(Time Division Multiple Access), con cuatro canales físicos por
señal portadora. Estos canales lógicos se dividen en dos grandes
tipos:
- -
- Canales de control, que dan permisos a las unidades móviles para realizar los diferentes tipos de llamada y proporcionan información general sobre el sistema.
- -
- Canales de tráfico, por donde se realizan las llamadas de voz.
En este estándar se definen como TBS las
estaciones base TETRA (Tetra Base Station) en las que se ubican las
capas físicas TETRA y en las que cada fabricante puede introducir
el resto de las capas TETRA definidas en el estándar.
Complementariamente con dicho estándar, la
solicitante ha desarrollado la infraestructura TETRA NÉBULA que
incluye sus propias estaciones base TETRA (TBS). El nombre asignado
para estas estaciones base (TBS) dentro de la infraestructura
NÉBULA, es SBS o estaciones base de zona (Site Base Station).
Dentro de la funcionalidad definida en el
estándar TETRA, se encuentra la asociada al "handover tipo 1 y
2". El handover es el proceso de pasar una comunicación de una
misma unidad móvil de un canal a otro y es característico de los
sistemas de comunicación celulares, es decir, aquellos en los que la
zona de cobertura se divide en células o celdas controladas por
estaciones base. Las razones o motivos para producir un handover
son:
- -
- la necesidad de que la comunicación se lleve a través de otra célula debido a movimiento de la unidad móvil,
- -
- la necesidad de mejorar el comportamiento de la red disminuyendo el nivel de interferencia en la misma, al proporcionar a la unidad móvil acceso a una célula a través de la cual la comunicación se puede producir con menor nivel de señal, sin que esto implique que haya perdido cobertura de la primera célula, y
- -
- mejorar las condiciones de tráfico de una célula permitiendo el handover de unidades móviles en servicio bajo esta célula hacia células vecinas.
Los handovers tipo 1 y tipo 2, establecidos en
las especificaciones TETRA, se refieren al handover entre dos
células distintas con las siguientes características:
- -
- handover tipo 1: La unidad móvil está inmersa en una llamada de tráfico ocupando un slot de tráfico de una portadora. La unidad móvil comunica a la portadora que ha detectado otra célula con mejor cobertura y esta le dice a que slot de tráfico de la otra célula tiene que ir. El efecto de lo anterior es que la llamada de tráfico no se ve interrrumpida.
- -
- handover tipo 2: Como en el tipo anterior, la unidad móvil está participando en una llamada de tráfico. Dicha unidad comunica a la portadora donde está efectuando la llamada que se va a ir a otra célula. Al cambiar de célula va directamente al canal de control de la célula destino, sin tener que buscar la sincronización de la trama TDMA. El canal de control le reconecta la llamada y lo envía a un slot de tráfico. El efecto de lo anterior es una reducción del tiempo de corte de la llamada frente a tener que buscar la sincronización de la trama TDMA.
Para cumplir con esta funcionalidad, se requiere
que las distintas zonas, con sus estaciones base SBS, de una red
TETRA, tengan sus tramas TDMA sincronizadas, ya que tal como se ha
descrito, las unidades móviles no buscan la sincronización de esta
trama al cambiarse de célula.
Con este propósito la solicitante ha
desarrollado un sistema de sincronización de zonas o células
mediante la recepción de la estación base de la zona adyacente.
Este sistema ha sido previsto para cumplir con la expresada
funcionalidad de handover 1 y 2, para lo cual se hace uso de un
módulo ISYNC (módulo aislado de sincronización) que incorpora un
receptor sintonizado a la frecuencia de la zona adyacente,
permitiendo así que se obtenga la sincronización necesaria entre
estaciones bases SBS por vecindad.
El sistema también incluye, en caso necesario la
utilización de antenas directivas dirigidas a la zona adyacente
patrón, permitiendo la obtención del nivel de señal suficiente en
el receptor de dicho módulo ISYNC.
La incorporación del módulo ISYNC en las
estaciones base SBS se realiza cuando se quiere tener implementada
la funcionalidad de handover de tipo 1 y 2 entre estaciones base
SBS diferentes.
La solicitante no tiene conocimiento de la
existencia de algún sistema de sincronización anterior que haya
sido implementado de la misma manera que ha quedado apuntado en lo
que antecede.
Estas y otras características y ventajas de la
invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la
descripción detallada que sigue de una forma preferida de
realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no
limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los
que:
Las Figuras 1 y 2, muestras representaciones
gráficas, esquematizadas, de dos ejemplos típicos de aplicación del
sistema de la invención, a saber, aplicaciones de metro y
aplicaciones de exteriores, respectivamente.
La descripción detallada de la forma de
realización preferente de la invención, va a ser llevada a cabo con
la ayuda de los dibujos anexos, lo que va a permitir una mejor
comprensión del sistema propuesto.
Así, atendiendo a la Figura 1, se puede apreciar
una representación esquematizada de una aplicación de metro en la
que un conjunto de estaciones SBS, identificadas sucesivamente con
las referencias numéricas 1a, ..., 1d, cada una de ellas provista
de elementos radiantes 2a, ..., 2d, respectivamente, que
materializan en cada caso antenas directivas dirigidas hacia las
zonas adyacentes anterior y posterior, indicando las flechas
F_{1}, ..., F_{3} la forma de sincronización de cada una con la
inmediata anterior, mientras que si se observa la Figura 2, la
situación representada corresponde con una aplicación de
exteriores, en la que cada una de las estaciones 3, 3a, ..., 3d está
sincronizada con una o más de las que le son adyacentes, lo que
permite la realización de un handover de tipo 1 y 2 entre todas
ellas.
De acuerdo con las normas TETRA, la
sincronización entre canales que emiten en una misma red debe
realizarse con una precisión de ¼ de símbolo, es decir, con
desfases menores de 13,8 s. Para conseguir que las distintas SBS
(1a, 1b, 1c, 1d, ....; 3ª, 3b, 3c, 3d, 3e, ....) emitan con
desfases menores que esa cantidad de tiempo y permitir con ello un
handover de tipo 1 y 2, deben realizarse la sincronización de una
SBS con otra por vecindad.
De acuerdo con la invención, esto ha sido
posible merced a la inclusión en cada estación SBS 1a, ..., 1d,
..., 3a, ..., 3d, ..., de un módulo ISYNC (ISOLATED SYNC,
Sincronización Aislada), que consta de un receptor TETRA
sintonizado a la frecuencia de la zona adyacente, obteniendo de este
modo la sincronización necesaria.
Para obtener el nivel de señal suficiente en el
receptor de cada módulo ISYNC incorporado en cada una de las
estaciones SBS, se ha hecho necesario utilizar antenas 2a, ..., 2d,
..., suficientemente directivas, dirigidas a la zona adyacente
patrón. Puesto que dentro de la trama TDMA TETRA se encuentran
incluidos contadores TETRA, basta con realizar la sincronización a
nivel de símbolo con la portadora patrón, y extraer esos contadores
para hallar el timestamping. La trama TDMA TETRA tiene como unidad
mínima de tiempo el símbolo. Estos símbolos se agrupan en
timeslots, que a su vez forman tramas. Las tramas se ordenan por
multitramas y, finalmente, la categoría con mayor jerarquía es la
hipertrama.
Por timestamping nos referimos a la numeración
que tiene la trama en un instante de tiempo, es decir, los
contadores de cada elemento (SN: número de símbolo; TN: número de
timeslot, FN: número de trama, MN: número de mutlitrama; HN: número
de hipertrama). Dos tramas TDMA estarán sincronizadas cuando tengan
el mismo timestamping, es decir, todos sus contadores son
iguales.
En este cálculo se tiene en cuenta el retardo
introducido por la separación física entre las estaciones base. Se
hace un cálculo de retardo de la señal TETRA debido al tiempo de
propagación en la distancia que separa la estación base patrón de
la que estamos intentando sincronizar. La velocidad de propagación
de la señal es la velocidad de la luz (aprox. 3x10^{8} m/s). Una
vez que se ha efectuado la perfecta sincronización con la célula
adyacente, el citado módulo ISYNC interno comienza a generar las
señales de sincronismo estándar NMEA (Nacional Marine Electronics
Association; Asociación Electrónica Marina Nacional) y PPS (pulse
per second; pulso por segundo), con el fin de hacerlo compatible
con los demás sistemas de sincronización.
Tal y como se ha comentado anteriormente, el
módulo ISYNC es el encargado de proporcionar la referencia para
todas las estaciones de base, tanto temporal como en frecuencia. La
referencia temporal está basada en la generación de tramas NMEA y
PPS, mientras que la referencia de frecuencia se genera mediante un
oscilador que cumple las características de precisión y estabilidad
requeridas por el estándar TETRA.
La referencia temporal se obtiene a partir de
una célula adyacente que sea patrón temporal. Mediante el NMS
(Network Management System, Sistema de Gestión de Red) se programa
la propagación de los patrones temporales por las diferentes
células.
Por su parte, la referencia de frecuencia se
genera mediante un oscilador OCO (Oven Controlled Cristal
Oscillator), que garantiza la precisión requerida por las normas
TETRA (0,2 ppm para portadoras de frecuencia por debajo de 520 MHz
y 0,1 ppm para portadoras de frecuencia más elevada) durante un
período de tiempo muy prolongado, siendo este tiempo en la práctica
superior a diez años. La precisión de este tipo de osciladores de
cuarzo se consigue gracias al mantenimiento de una temperatura
estable del oscilador independientemente del entorno. Para ello el
oscilador está encapsulado en un "horno" que, tras un periodo
de calentamiento, alcanza una temperatura elevada y constante.
En consecuencia, cada módulo ISYNC comprende un
oscilador, preferiblemente OCXO, un receptor TETRA, y un módulo de
control para realizar los cálculos.
Según se ha comentado anteriormente, la
referencia temporal para las estaciones base se obtiene a partir de
la célula adyacente. Para que pueda ser extraída esta
temporización, es necesario que la señal llegue con un nivel de
potencia suficiente, lo que conlleva la utilización de antenas 2a,
..., 2d, ..., direccionales con suficiente ganancia, enfocando el
haz principal hacia la antena emisora de la zona adyacente.
Con la recepción de la señal, el módulo ISYNC
busca el canal lógico BSCH (Broadcast Syncronization Channel: Canal
de sincronización emisor), para poder sincronizar el símbolo TETRA
con una precisión mayor de un cuarto de símbolo. Este canal se
encuentra presente al menos una vez por multitrama. Una vez
sincronizada la ISYNC con este canal, que está mapeado en un slot
físico de la trama TDMA, ya estará sincronizada al principio del
slot. Para completar la sincronización hace falta conocer los
contadores de trama, multitrama e hipertrama.
Para adquirirlos, la ISYNC decodificará la PDU
SYNC (Packet Data Unit SYNC), que incorpora dentro de sus campos
estos contadores. Una vez adquirido los contadores se ajustan con
el retardo debido a la propagación de la señal radioeléctrica entra
las dos estaciones bases descrito anteriormente.
Todo ello permite que el módulo ISYNC se
sincronice a la zona patrón con una precisión mayor de un cuarto de
símbolo. Así, se genera una trama NMEA y un pulso PPS hacia la
portadora de la estación base SBS que corresponda al timestamping
TETRA que se acaba de obtener.
No se considera necesario realizar una
descripción más extensa de la invención para que un experto en la
materia pueda comprender su alcance y las ventajas que la misma
proporciona. No obstante, debe entenderse que la invención ha sido
descrita únicamente a efectos ilustrativos y no limitativos, de
acuerdo con luna forma preferida de implementación, y que por tanto
es susceptible de cambios y variaciones comprendidos asimismo
dentro de su alcance, según se define en las reivindicaciones
anexas.
Claims (9)
1. Sistema de sincronización TETRA con zona
adyacente, destinado a permitir una comunicación entre una estación
móvil y una estación base al cambiar de célula, mediante la
sincronización de estaciones base adyacentes SBS y que permite
cumplir con la funcionalidad de handover de tipo 1 y 2,
caracterizado porque dicha sincronización entre estaciones
base SBS incluye la incorporación de un módulo aislado de
sincronismo (ISYNC) en cada una de dichas estaciones base (SBS) que
comprende un receptor TETRA sintonizado a la frecuencia de la zona
adyacente, un oscilador de precisión y un módulo de control.
2. Sistema según la reivindicación 1, que se
caracteriza porque dicho módulo aislado de sincronización
(ISYNC) genera las señales de sincronismo necesarias para su
compatibilidad con los demás sistemas de sincronización,
proporcionando las referencias para todas las estaciones base,
tanto de tipo temporal como en frecuencia.
3. Sistema según la reivindicación 2, que se
caracteriza porque dicho módulo aislado de sincronismo
(ISYNC) genera la referencia de frecuencia de precisión 0,1 ppm,
exigida por la norma TETRA, mediante el oscilador de precisión.
4. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque la referencia temporal se obtiene a
partir de una célula adyacente que sea patrón temporal mediante la
programación del sistema de gestión de la red (NMS) para la
propagación de los patrones temporales por las diferentes
células.
5. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque los receptores incorporan, una antena
directiva dirigida hacia la zona adyacente patrón, que permite
obtener el nivel de señal suficiente para dicho receptor.
6. Sistema, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la sincronización se
obtiene a partir de señales TETRA estándar sin añadir ningún tipo
de dato adicional.
7. Sistema, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque no se define una frecuencia
determinada para el receptor TETRA del módulo ISYNC.
8. Sistema, según la reivindicación 7,
caracterizado porque el receptor TETRA del módulo ISYNC se
podrá sintonizar para la frecuencia de cualquier sistema TETRA.
9. Sistema, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el oscilador de precisión
es un OCXO u oscilador de cristal controlado por horno.
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WO1999059368A1 (en) * | 1998-05-14 | 1999-11-18 | Simoco International Limited | Handover control in a radio communication system |
US6166608A (en) * | 1998-10-21 | 2000-12-26 | Symmetricom, Inc. | Thermo-electric cooled oven controlled crystal oscillator |
WO2001033881A1 (en) * | 1999-10-25 | 2001-05-10 | Simoco International Limited | Method of updating a control channel list in mobile communications system |
-
2003
- 2003-08-08 ES ES200650010A patent/ES2303461B1/es not_active Expired - Fee Related
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