ES2303461B1

ES2303461B1 - Sistema de sincronizacion tetra con zona adyacente.

Info

Publication number: ES2303461B1
Application number: ES200650010A
Authority: ES
Inventors: Sergio Antonio Lopez Gimeno; Ignacio Cano Lazaro
Original assignee: Teltronic SA
Current assignee: Teltronic SA
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2023-08-08
Also published as: ES2303461A1

Abstract

Sistema de sincronización TETRA con zona adyacente.

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.

Objeto de la invención

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.

Antecedentes y sumario de la invención

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.

Breve descripción de los dibujos

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.

Descripción de la forma de realización preferente

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

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.