ES2325474T3 - Metodo para la actualizacion de una lista de canales de control en un sistema de comunicacion movil. - Google Patents
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Abstract
Método operativo de una unidad móvil de radio de un sistema de comunicación móvil por radio, en cuyo sistema de radio la unidad móvil de radio almacena una lista de frecuencias objetivo a explorar para buscar una frecuencia adecuada para comunicación con una estación de base del sistema de radio, cuyo sistema comprende: la unidad móvil de radio efectúa la exploración de cada una de las frecuencias de su lista y determina para cada frecuencia el nivel de señal de la señal que corresponde a dicha frecuencia y evalúa para cada frecuencia si la señal en dicha frecuencia tiene una característica particular del sistema de radio; la unidad móvil de radio determina a continuación un orden de frecuencias revisado en base a los niveles de señal determinados y a las evaluaciones de característica para cada frecuencia; y la unidad móvil de radio intenta a continuación sincronizarse con las frecuencias del orden de frecuencias revisado según el orden correspondiente al orden de frecuencias revisado.
Description
Método para la actualización de una lista de
canales de control en un sistema de comunicación móvil.
La presente invención se refiere a sistemas de
comunicación móvil por radio y, en particular, a un método y
aparato para posibilitar que una unidad de radio móvil de un sistema
de comunicación móvil por radio lo encuentre y capte un canal de
radio para comunicar con una estación de base del sistema de
comunicación móvil por radio.
Tal como es conocido en esta técnica, para que
una unidad móvil de radio de un sistema de comunicación móvil por
radio sea capaz de comunicar con la red de radio fija (y, por lo
tanto, actuar en el sistema de radio), la unidad móvil de radio
debe ser sintonizada con un canal de radio de una estación de base
del sistema móvil de radio. Esto significa que siempre que una
unidad móvil de radio pasa a ser activa en primer lugar, o migra a
un área nueva, antes de que pueda comunicar con el sistema de radio,
debe identificarse y sincronizarse con un canal de radio de una
estación de base adecuada.
De manera similar, si es necesario efectuar la
transferencia de una unidad móvil de radio desde una primera
estación de base a una segunda estación de base durante el curso de
una llamada, la unidad móvil de radio debe ser capaz de
identificarse y sincronizarse con un canal de radio de la nueva
estación de base.
Para minimizar cualquier interrupción en la
comunicación cuando una unidad móvil de radio necesita hallar la
nueva estación de base, es deseable que la unidad móvil de radio sea
capaz de reconocer y sincronizarse con el canal de radio de la
nueva estación de base lo más rápidamente posible, particularmente
durante la transferencia (dado que la transferencia tiene lugar, de
forma deseable, con la mínima interrupción posible de la
comunicación).
Para facilitar la identificación y subsiguiente
sincronización con un canal de una estación de radio de base
adecuada, las unidades móviles de radio almacenan de manera típica,
tal como es conocido en esta técnica, una lista de frecuencias de
radio utilizadas por estaciones de base del sistema de radio y,
cuando es necesario encontrar un nuevo canal de radio, sintonizar a
cada frecuencia de la lista almacenada e intentar sincronizarse en
cada frecuencia hasta que se encuentra un canal de radio
adecuado.
La búsqueda de sincronización de canal comprende
típicamente la escucha de la unidad móvil de radio en la frecuencia
específica durante un periodo limitado de tiempo para intentar
detectar la señalización de sincronización especial, que debe
encontrarse presente en la frecuencia si está disponible, y es
adecuada para su utilización por la unidad móvil de radio. Si la
unidad móvil de radio no detecta la señalización de sincronización
durante el periodo de espera, la unidad móvil de radio pasará a
otra frecuencia de su lista, y así sucesivamente hasta que consigue
la sincronización en una frecuencia con una señal adecuada.
No obstante, en muchos sistemas móviles de
radio, las señales de sincronización pueden ser emitidas solamente
a intervalos. Por ejemplo, se emiten señales de sincronización a
intervalos de 235 ms en el sistema GPS (Sistema global de
comunicación móvil). En el sistema TETRA (TErrestrial Trunked
RAdio), las señales de sincronización pueden ser emitidas solamente
a intervalos de hasta 4 segundos.
El periodo de espera de búsqueda en cada
frecuencia debe ser, por lo tanto, como mínimo, el intervalo
esperado entre señales de sincronización para permitir suficiente
tiempo para que una señal de sincronización pueda ser recibida,
antes de probar otra frecuencia. En la práctica, el tiempo de espera
será frecuentemente más largo que un intervalo individual de señal
de sincronización dado que, de forma típica, se permite suficiente
tiempo para recibir dos o tres señales de sincronización en cada
frecuencia, a efectos de reducir, por ejemplo, los efectos de la
debilitación de señal ("fading") que provocan que se reciban de
manera impropia las señales de sincronización adecuadas.
Así, por ejemplo, para identificar y sincronizar
en una señal TETRA satisfactoria podría requerir más de 1 minuto si
la unidad móvil de radio ha acabado de ser conectada en una nueva
área y tiene una lista, por ejemplo, de sesenta posibles
frecuencias a buscar. Este retardo en la captación del canal es poco
deseable, puesto que incrementa la interrupción de comunicaciones
cuando se requiere un nuevo canal de radio.
Por lo tanto, es bien conocido el modificar el
proceso de búsqueda de canal de radio de una estación de base para
intentar reducir el posible retardo en la identificación y
sincronización con un canal de radio de una nueva estación de
base.
Por ejemplo, en algunos sistemas de radio,
incluyendo el sistema TETRA, las frecuencias utilizadas por
estaciones de base adyacentes pueden ser emitidas a unidades
móviles de radio, de manera que el número de frecuencias a buscar
para una señal de radio adecuada cuando se efectúa el desplazamiento
a un área adyacente se puede reducir. No obstante, incluso en este
caso, al tener que hacer pausa en cada posible frecuencia durante
varios segundos, aunque se parta de una lista de búsqueda reducida,
puede significar todavía que requiere hasta un minuto para
encontrar una señal potente y para sincronizarse con la misma.
Otro método común de acelerar la exploración de
frecuencias potenciales en la lista de frecuencias es sintonizar
cada una de las frecuencias durante un periodo de tiempo
relativamente corto para medir el nivel de señal en la frecuencia
(pero no necesariamente suficientemente largo para recibir una señal
de sincronización). La unidad móvil de radio registra entonces el
nivel de señal y se desplaza a la siguiente frecuencia a
inspeccionar. Este proceso se repite de manera típica varias veces,
tal como es conocido en esta técnica, para constituir un conjunto
de mediciones de nivel de señal separadas para cada frecuencia,
cuyas mediciones, por ejemplo, son promediadas a continuación, para
conseguir la estimación de nivel de señal global para la frecuencia.
Cuando la unidad móvil de radio ha terminado con la lista de
frecuencias candidato un suficiente número de veces, las clasifica
por orden de nivel de señal y empezando con la frecuencia que tiene
el nivel de señal medido más elevado, vuelve a las frecuencias para
escuchar durante un periodo de tiempo más largo señales de
sincronización de cada frecuencia por turno hasta que consigue la
sincronización.
Esta técnica ayuda a reducir el tiempo de
captación del canal de radio. No obstante, los solicitantes han
observado que todavía puede tener problemas. Por ejemplo, las
frecuencias en las que hay fuertes señales de interferencia con
niveles de señal relativamente altos tenderán a quedar situadas en
la parte alta de la lista revisada de frecuencias a examinar en
detalle siguiendo la exploración de frecuencia inicial más rápida,
aunque en la práctica dichas frecuencias pudieran no ser
utilizables. Por lo tanto, una unidad móvil de radio puede todavía
desperdiciar tiempo al tratar de obtener sincronización en una señal
no apropiada antes de trabajar en su lista para escoger un canal de
radio de una estación de base compatible.
El documento EP A-0522885
describe un sistema de comunicación móvil en el que no hay canales
de control especializados y una unidad móvil, antes de entrar en
una modalidad de reserva, explora una serie de canales para
determinar un canal de control asignado que está especificado por
la presencia de una componente subportadora de desplazamiento de
frecuencia. La unidad móvil selecciona uno de la serie de canales
asignados al sistema y detecta la potencia de la señal del canal
seleccionado y detecta también la subportadora de desplazamiento de
frecuencia. Si la potencia de la señal supera un nivel de
referencia y simultáneamente se detecta la componente de
desplazamiento de frecuencia, se indica la presencia de un canal de
control asignado y la unidad móvil termina la exploración de
canales.
canales.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se prevé un método operativo para una unidad móvil de
radio de un sistema de comunicación móvil por radio, en cuyo sistema
de radio la unidad móvil de radio almacena una lista de frecuencias
objetivo para su exploración para encontrar una frecuencia adecuada
para comunicar con una estación de base del sistema de radio, cuyo
método comprende:
- la unidad móvil de radio explora cada una de las frecuencias de su lista, y determina para cada frecuencia el nivel de señal de la señal correspondiente a dicha frecuencia, y evalúa para cada frecuencia si la señal de dicha frecuencia tiene una característica específica del sistema de radio;
- la unidad móvil de radio determina, a continuación, un orden de frecuencia revisado en base a los niveles de señal determinados y las evaluaciones características para cada frecuencia; y
- la unidad móvil de radio intenta, a continuación, sincronizarse a las frecuencias en el orden de frecuencia revisado, según el orden que corresponde al orden de frecuencia revisado.
De acuerdo con el segundo aspecto de la presente
invención, se da a conocer una unidad móvil de radio para su
utilización en el sistema de comunicación móvil por radio, en cuyo
sistema se utilizan varias frecuencias para comunicaciones por
radio, comprendiendo la unidad móvil de radio:
- medios para almacenar una lista de frecuencias utilizada por el sistema de radio;
- medios para explorar cada una de las frecuencias de la lista almacenada;
- medios para determinar para cada frecuencia explorada el nivel de señal que corresponde a la señal en dicha frecuencia;
- medios para evaluar para cada frecuencia explorada si la señal en dicha frecuencia tiene una característica particular del sistema de radio;
- medios para determinar un orden de frecuencia revisado basándose en los niveles de señal determinados de cada frecuencia y las evaluaciones de si cada frecuencia tiene la característica particular del sistema de radio; y
- medios para intentar la sincronización a las frecuencias en el orden de frecuencia revisado, según el orden que corresponde al orden de frecuencia revisado.
En la presente invención, igual que en las
técnicas conocidas de búsqueda de frecuencia, se lleva a cabo una
exploración inicial de la lista de frecuencias almacenada por la
unidad móvil de radio, pero también, se lleva a cabo una
determinación del nivel de señal de cada frecuencia durante la
exploración inicial, una evaluación de si la señal de la frecuencia
específica tiene una característica particular del sistema de radio.
El nivel de señal y evaluación de características resultante son
utilizados, a continuación, conjuntamente para deducir un orden
revisado en el que se tiene que explorar las frecuencias para las
señales de sincronización.
Los solicitantes han reconocido que muchos
sistemas de radio tendrán propiedades características de sus señales
que se pueden identificar con rapidez y las distinguirán de las
señales de otros sistemas de radio. Esta evaluación de si la señal
de cada frecuencia tiene características particulares relevantes
proporciona una evaluación de la probabilidad de que la señal de
dicha frecuencia proceda del sistema de radio correcto. La
evaluación de si la señal tiene características particulares
relevantes puede proporcionar también la medición de lo "útil"
que puede ser la señal, dado que si la señal muestra la
característica de señal relevante fuertemente, ello sugeriría que
la señal es válida y útil.
Por lo tanto, la evaluación de si la señal tiene
la característica particular relevante puede ser utilizada para
localizar señales que pertenecen al sistema de radio correcto con
mayor probabilidad y que son más probablemente utilizables hacia la
parte superior de la lista revisada de frecuencias para la
exploración de la sincronización, a efectos de reducir la
posibilidad de intentar la sincronización con una señal extraña o
incompatible antes de que se consideren señales más adecuadas.
Por lo tanto, la presente invención da a conocer
un proceso perfeccionado para seleccionar las señales (es decir,
frecuencias) para intentar sincronizar a una primera, que se puede
utilizar para mejorar el orden en que las frecuencias son
exploradas para sincronización para explorar, lo que parece ser las
señales más adecuadas en primer lugar y reducir, de esta manera, la
posibilidad de pérdida de tiempo intentando sincronizar señales
incompatibles y de mejorar la velocidad a la que se capta una nueva
frecuencia adecuada (y, por lo tanto, estación de base).
La exploración inicial de frecuencia más rápida
puede ser llevada a cabo de la forma deseada. Por ejemplo, la
unidad móvil de radio podría detenerse una vez en cada frecuencia de
su lista, por turno, para llevar a cabo la evaluación de la señal.
No obstante, la exploración inicial se lleva a cabo,
preferentemente, por la unidad móvil llevando a cabo mediciones
múltiples a intervalos separados en cada frecuencia,
preferentemente, volviendo a cada frecuencia a explorar a
intervalos separados durante la exploración inicial, por ejemplo,
de manera tal que se lleve a cabo una evaluación de cada frecuencia
por turno y ciclo de mediciones a lo largo de diferentes
frecuencias se repite varias veces (es decir, dos o más). Este
método asegura que las muestras de señal evaluadas sucesivamente en
la misma frecuencia están relativamente bien separadas a lo largo
del tiempo, proporcionando, por lo tanto, un mejor promediado de
las mediciones, y ayudando a asegurar que no todas las mediciones
de una frecuencia son realizadas durante el mismo debilitamiento de
la señal (excepto que el receptor sea estacionario).
La lista de frecuencias a explorar podría ser la
lista de todas las frecuencias utilizadas por sistema de radio, o
podría ser una lista reducida, por ejemplo, solamente de aquellas
frecuencias conocidas, utilizadas en el área específica o en
células adyacentes, tal como es conocida en esta técnica.
El nivel de señal para cada frecuencia puede ser
estimado según deseo y de cualquier manera adecuada conocida en
esta técnica.
La característica del sistema de radio para el
que se evalúan las señales se puede seleccionar según deseo. Debe
ser una característica del sistema que se puede utilizar para
distinguirlo de otros sistemas de radio. Tampoco debería requerir
excesivo tiempo para evaluar, y preferentemente, se puede evaluar al
mismo tiempo que se requiere para determinar el nivel de señal, es
decir, tal que la evaluación de la característica no supera la
duración de la exploración inicial de frecuencia más rápida. Si se
desea se pueden tomar en consideración más de una
característica.
Preferentemente, se evalúa la característica de
la señal y se comparan, a continuación, las características de la
señal observadas con las características esperadas para el sistema
de radio, por ejemplo, para ver hasta que punto se corresponden
debidamente, para evaluar si la señal tiene la característica
deseada.
En una realización especialmente preferente, la
evaluación de la característica de la señal comprende la evaluación
de si la señal tiene una característica del esquema de modulación de
radio utilizado en el sistema de radio. Los solicitantes han
reconocido que muchos sistemas de radio utilizan esquemas de
modulación de radio particulares, cuyos sistemas de modulación
tienen características específicas que pueden ser evaluadas de
manera relativamente rápida. Por lo tanto, la consideración de la
modulación de la señal puede proporcionar una buena evaluación de
su adecuación.
Por ejemplo, en el sistema TETRA, se utiliza
modulación \pi/4 DQPSK (Desplazamiento de Fase Cuaternaria
Diferencial \pi/4). Esta forma de modulación tiene la
característica particular de que existe un desplazamiento de fase
+/- \pi/4 o +/- 3\pi/4 radianes entre cada uno de los símbolos
transmitidos (no existe desplazamiento de fase de cero radianes).
El sistema GPS, por otra parte, utiliza modulación GMSK (Gaussian
Minimum Shift Keying), que utiliza desplazamiento de fase de +/-
\pi/2 radianes con respecto a una portadora continuada de RF
(radiofrecuencia). En este caso, se permite un desplazamiento de
fase de valor cero, por lo que una característica de la modulación
GMSK es la presencia de desplazamiento de fase de cero radianes o de
n radianes entre símbolos sucesivos (más específicamente un +\pi
viene seguido siempre de 0 o -\pi, y ningún +\pi puede seguir a
+\pi y ningún 0 subsiguiente hasta que ha tenido lugar un -\pi;
y un -\pi es seguido siempre por 0 o +\pi, y ningún -\pi
puede seguir -\pi y ningún 0 subsiguiente hasta que ha tenido
lugar un +\pi). Otros esquemas de modulación (tales como 16QAM),
tienen otras características que pueden ser detectadas de forma
adecuada. Por ejemplo, un esquema de modulación FM de cuatro niveles
mostrará modulación FM con transiciones entre cuatro frecuencias de
modulación distintas, y ello mostrará desplazamientos de frecuencia
característicos.
Por lo tanto, en una realización especialmente
preferente, la evaluación de si la señal en una frecuencia
específica tiene las características particulares del sistema de
radio, comprende la evaluación de si la señal muestra las
características específicas de fase o de desplazamiento de
frecuencia del esquema de modulación del sistema de radio. Esto
puede ser evaluado analizando los desplazamientos de fase o de
frecuencia entre muestras o porciones sucesivas seleccionadas, por
ejemplo, símbolos, en la señal en la frecuencia y comparando los
desplazamientos de fase o de frecuencia observados con los
desplazamientos de fase o de frecuencia esperados para el esquema
de modulación deseado, por ejemplo, ver la forma en que se
corresponden para evaluar si la señal lleva la forma de modulación
requerida.
El análisis de los desplazamientos de fase o
frecuencia se puede llevar a cabo de la forma deseada y debe ser
llevado a cabo al mismo tiempo que la determinación del nivel de
señal. Por lo tanto, en un sistema TETRA, por ejemplo, durante los,
por ejemplo, 5 ms utilizados para medir y promediar el nivel de
señal, los desplazamientos de fase entre cada símbolo sucesivo
recibidos durante este periodo podrían ser medidos. De manera
similar, en el caso de que se evalúe una frecuencia varias veces en
la exploración inicial, por ejemplo, midiendo el nivel de señal y
características de modulación durante un tiempo más corto, por
ejemplo, 1 ms, y cambiando luego la frecuencia y repitiendo el
ciclo, por ejemplo, 5 veces y promediando las 5 mediciones, los
desplazamientos de fase entre los símbolos sucesivos recibidos
durante cada periodo de exploración podrían ser medidos. En el
sistema TETRA, cada símbolo tiene una duración de 56 microsegundos,
de manera que en el sistema TETRA podrían ser examinados hasta 90
símbolos de desplazamiento de fase en el periodo de 5 ms (o bien,
hasta 18 en un periodo de 1 ms).
Los desplazamientos de fase o frecuencia medidos
pueden ser utilizados de la forma deseada para evaluar si la señal
tiene la característica específica. Por ejemplo, los valores reales
de los desplazamientos de fase podrían ser tomados en
consideración. La evaluación podría comprender, por ejemplo,
comprobar si se observan valores apropiados y/o secuencias de fase
o desplazamientos de fase.
Por ejemplo, si se ha buscado una señal TETRA
pero se han detectado desplazamientos de fase al azar, entonces
ello indicaría una señal TETRA muy poco satisfactoria. Si prevalecen
los desplazamientos de fase próximos a 0 o \pi/2, ello indicaría
una fuerte señal de interferencia utilizando un esquema de
modulación distinto.
En otra disposición, los desplazamientos de fase
medidos para los símbolos se podrían mapear a un cuadrante común
(por ejemplo, el primero) (es decir, eliminando las diferencias de
fase inducidas por su modulación) para obtener un valor medio del
desplazamiento de fase y comparar dicho valor con el valor esperado
para el esquema de modulación utilizado por el sistema de radio. La
variación de los valores podría ser también tomada en
consideración.
En una realización específica preferente, la
evaluación de si la señal explorada tiene o no la característica
específica comprende la asignación de una probabilidad de que la
señal tenga la característica basándose en la evaluación de la
señal. Preferentemente, se utilizan tres niveles de probabilidad
relativa: bajo, medio y alto. De este modo, preferentemente, la
correspondencia de la señal candidato a la característica deseada
es medida en una escala de probabilidades y se registra la
probabilidad de que exista correspondencia, por ejemplo, la
probabilidad de que tenga la forma de modulación requerida. Por
ejemplo, la desviación de la fase media o de desplazamiento de
frecuencia con respecto al valor esperado si la señal tuviera que
llevar la forma correcta de modulación y/o la proporción de los
valores de la fase o desplazamientos de frecuencia medidos que
tienen el valor del esquema de modulación deseado, podrían ser
utilizados para clasificar la probabilidad de que la señal proceda
del sistema de radio correcto.
La reordenación de la lista de frecuencia
después de que se ha terminado el escaneado inicial más rápido, se
puede llevar a cabo de la forma deseada basándose en los niveles de
señal determinados y en las evaluaciones de las características del
sistema de radio.
Los solicitantes han reconocido que una señal
válida pero débil tenderá a mostrar una probabilidad de ser válida
para el sistema de radio con valores desde bajo a medio (dado que
las señales débiles tenderán a sufrir mucha distorsión multivía y
esto introducirá errores en la señal), pero un nivel más elevado de
señal, señal válida, tendrá una probabilidad más elevada. Por otra
parte, una señal fuerte que muestra una probabilidad reducida de
ser válida, puede ser rechazada razonablemente.
Por lo tanto, en una realización especialmente
preferente se consideran en primer lugar las frecuencias que tienen
señales con elevada probabilidad de ser válidas, (es decir, que se
han evaluado que es probable que tengan la característica
particular), preferentemente, en orden de nivel de señal (las más
altas primero), y así sucesivamente, considerándose en último lugar
las señales que tienen menor probabilidad de ser válidas. En esta
disposición, la unidad móvil de radio intentará sincronizarse a
señales que tienen un nivel de señal más elevado y una evaluación
satisfactoria de que tienen la primera característica particular, y
solamente después de que ha fallado la sincronización con dichas
señales con la unidad móvil de radio, intentarán entonces
sincronizarse en señales que se han evaluado que tienen una menor
probabilidad de ser válidas.
El orden de frecuencia revisado que es utilizado
para la exploración de sincronización puede incluir todas las
frecuencias en la lista de exploración de frecuencias inicial más
rápida, pero ello no es esencial, y podría incluir menos
frecuencia. Por ejemplo, en una realización preferente, las señales
que se ha determinado que tienen un nivel de señal indeseablemente
bajo no se incluyen en la exploración de sincronización. Esto se
puede conseguir utilizando un nivel de señal umbral para eliminar
señales de un nivel de señal indeseablemente bajo del escaneado o
exploración de sincronización. De manera similar, las señales que
tienen menos de una probabilidad determinada de tener la
característica correcta del sistema de radio, podrían ser eliminadas
de la lista de orden de frecuencias de escaneado de sincronización
revisada.
La exploración de sincronización de ser
interrumpida de manera típica una vez que la unidad móvil encuentra
una frecuencia adecuada con la que sincronizarse. Si la unidad móvil
explora todas las frecuencias en la lista de orden de frecuencia
revisada sin encontrar una señal adecuada, podría interrumpir su
exploración de sincronización (informando, por ejemplo, al usuario
de manera correspondiente) o bien, por ejemplo, repetir la
exploración (por ejemplo, hasta un número determinado de veces)
antes de determinar finalmente que no es posible la
sincronización.
En una realización especialmente preferente de
la presente invención, durante la exploración de sincronización
cuando la unidad móvil de radio está esperando una señal de
sincronización y está intentando sincronizarse a cada frecuencia,
la unidad móvil de radio lleva a cabo también, preferentemente, una
evaluación de si la señal a la que está intentando sincronizarse
tiene la característica particular del sistema de radio, es decir,
pertenece a su sistema de radio, e interrumpe y termina su espera e
intento de sincronización en dicha frecuencia, y pasa a la
frecuencia siguiente de su lista si determina que la señal no tiene
las características particulares (es decir, no pertenece a su
sistema de radio), por ejemplo, determina que existe una
probabilidad mayor que un valor específico de que la señal no tenga
la característica particular. Esto permite a la unidad de radio
interrumpir antes un intento de sincronización de una frecuencia que
no es adecuada. Esta disposición puede ser ventajosa porque la
pausa en la frecuencia determinada, cuando se intenta la
sincronización, es mayor al tiempo necesario para evaluar cada
señal durante la exploración inicial más rápida de frecuencia y, de
este modo, se puede realizar una evaluación característica más
fiable de la señal dado que, por ejemplo, la unidad móvil de radio
tendrá más tiempo para integrar los desplazamientos de fase entre
símbolos que durante la exploración inicial de frecuencia más
rápida.
Los métodos de acuerdo con la presente invención
pueden ser implementados, por lo menos parcialmente, utilizando
software, por ejemplo, programas de ordenador. Por lo tanto, se
apreciará que cuando se observa desde otro aspecto, la presente
invención da a conocer software de ordenador específicamente
adaptado para llevar a cabo los métodos anteriormente descritos
cuando se instala en medios de proceso de datos, y un programa de
ordenador que comprende partes de código de software de ordenador
para llevar a cabo los métodos anteriormente descritos cuando están
instalados en medios de proceso de datos. La invención se extiende
también a un soporte de software de ordenador que comprende dicho
software, y cuando éste es utilizado para la operativa de una unidad
móvil de radio o de un sistema de radio comprendiendo un ordenador
digital provoca, conjuntamente con dicho ordenador, que dicha
unidad de radio o sistema lleve a cabo las etapas del método de la
presente invención. Este soporte de software de ordenador puede ser
un medio de almacenamiento físico, tal como un chip ROM, CD ROM o
disco, o puede ser una señal, tal como una señal electrónica por
cable, una señal óptica o una señal de radio, tal como una señal
desde satélite o similar.
Se apreciará, además, que no todas las etapas
del método de la invención deben ser llevadas a cabo por software
de ordenador.
Una serie de realizaciones preferentes de la
presente invención se describirán, a continuación, a título de
ejemplo.
Las realizaciones se describirán haciendo
referencia al sistema TETRA, si bien, tal como se apreciará por lo
anterior, la invención es también aplicable a otros sistemas de
comunicación móvil por radio, tales como el sistema GPS.
A continuación, se explicará un ejemplo del
funcionamiento de una unidad móvil de radio, de acuerdo con la
presente invención, cuando es conectada por primera vez (es decir,
sincronización en frío).
Para este ejemplo, se supondrá que la unidad
móvil de radio almacena una lista de 60 frecuencias en las que se
puede esperar encontrar señales de sincronización del sistema, y
requiere 5 ms para sintonizar su sintetizador a una de dichas
frecuencias, y otros 5 ms para medir el nivel de señal de dicha
frecuencia. Se supondrá, además, que considerando la especificación
TETRA, estaciones de base del sistema de radio trasmiten impulsos de
sincronización (señales) a intervalos de 1 segundo en su frecuencia
particular, en lo que cada impulso de sincronización se encuentra
en un intervalo de tiempo distinto de los cuatro intervalos de
tiempo TETRA, de manera que requiere 4 segundos para que un impulso
de sincronización se repita en un intervalo de tiempo
particular.
Cuando la unidad móvil de radio acaba de ser
conectada, su primera tarea es la de localizar un sistema de radio
TETRA lo más rápidamente posible. En el sistema básico de la técnica
anterior que se ha explicado anteriormente, la unidad móvil se
sintonizaría a cada frecuencia de su lista almacenada por turno y
controlaría cada una de las frecuencias durante un tiempo mínimo de
1 segundo, para asegurar que escucha en el momento en que la
estación base se encuentra transmitiendo una señal de
sincronización. El tiempo de búsqueda para las 60 frecuencias será
del orden de 1 minuto (pero existe una probabilidad de 1080 de que
el tiempo de búsqueda sea solamente de 15 ms y una probabilidad de
1 en 60 de que el tiempo de búsqueda sea de 1 segundo).
A continuación, se considerará una unidad móvil
de radio más compleja, que funciona según la técnica anterior de
escanear inicialmente todos los 60 canales de su lista para
construir una tabla de niveles de señal antes de intentar la
sincronización. Se supondrá una duración rápida de escaneado de 5
segundos (que es un tiempo típico seleccionado para dicha
exploración o escaneado de frecuencia, que es un compromiso
razonable entre la necesidad de muestrear señales en una distancia
lo mayor posible para ayudar a asegurar la descorrelación de la
muestra y el deseo de no "malgastar" demasiado tiempo
realizando la exploración). Para un tiempo de sintonización de 5 ms
y tiempo de medición del nivel de señal de 5 ms, este tiempo de
escaneado rápido proporcionará 8 muestras de señal separadas entre
si por frecuencia, lo que es un número razonable. Una vez ordenadas
las frecuencias en el orden del nivel de la señal, la unidad móvil
de radio vuelve a continuación a cada frecuencia en el orden
revisado para implementar la sincronización en dicha frecuencia. En
ausencia de señales de interferencia, debe ser capaz de sincronizar
después de un tiempo adicional de 1 segundo. Por lo tanto, en este
caso el tiempo máximo para la sincronización sería de 6 segundos (5
segundos de escaneado más 1 segundo de sincronización) pero hay una
probabilidad de 1 entre 18 de sincronización en 5,015 segundos. No
sería posible sincronizar a partir de la situación inicial ("en
frío") con mayor rapidez.
No obstante, tal como se ha explicado en lo
anterior, las señales de interferencia reducen las ventajas de este
método de búsqueda. La interferencia puede ser accidental (por
ejemplo, impulsos de inyección de un vehículo o un ordenador de
sobremesa o portátil situado en las proximidades) o bien podrían ser
transmisiones intencionadas procedentes de otro sistema utilizando
un esquema de modulación distinto. Esta última posibilidad es un
problema potencial para los sistemas TETRA, que comparten
frecuencias con usuarios militares.
En el caso en que las dos señales más fuertes
resultan ser de interferencia, la unidad móvil de radio de este
ejemplo debería todavía intentar la sincronización con las señales
no apropiadas en primer lugar, introduciendo de esta manera otro
retraso de 8 segundos (requiriendo 4 segundos para rechazar cada
frecuencia de interferencia). En este caso, el tiempo de
sincronización desde la situación inicial ("en frío") sería,
como mínimo, de 13,015 segundos (5 segundos para escanear, 8
segundos para rechazar las dos frecuencias de interferencia y 0,015
segundos para sincronizarse con la tercera frecuencia comprobada),
pero más probablemente 14 segundos.
A continuación, se tomará en consideración una
unidad móvil de radio que utiliza el método de la presente
invención. En primer lugar, lleva a cabo una exploración rápida de
frecuencia en la que permanece en cada frecuencia (en varios
intervalos separados) durante 5 ms para registrar el nivel de señal
promedio y al mismo tiempo registra las muestras digitales
recibidas por su desmodulador y utilizando un procesador de señal
digital examina las muestras digitales registradas buscando pruebas
de desplazamientos de fase en la velocidad esperada de símbolos de
\pi/4 y 3\pi/4 pero nunca 0. La probabilidad de que esto haya
sido detectado, se almacena con el nivel de señal promediado. (Esto
puede ser llevado a cabo mientras la unidad móvil de radio se está
sintonizando a la siguiente frecuencia de la lista). Esta
exploración de frecuencia rápida sería también dispuesta, tal como
se ha explicado anteriormente, de manera típica al ser llevada a
cabo durante un periodo del orden de 5 segundos para intentar
asegurar muestras suficientemente separadas para cada frecuencia.
Después de esta exploración de frecuencias inicial "rápida"
las frecuencias exploradas son ordenadas de acuerdo con sus niveles
de señal promediados y la probabilidad de que sus señales tengan las
características de modulación particular requerida para
proporcionar una lista revisada del orden de exploración de las
frecuencias de la lista.
En este caso, si las dos señales más fuertes son
nuevamente de interferencia, estas frecuencias tendrán fuertes
niveles de señal, pero bajas probabilidades de tener la
característica de modulación particular. Por lo tanto, cuando la
unidad móvil de radio ha completado su escaneado rápido, colocará
estas dos señales más fuertes en la parte baja de su orden de
escaneado de frecuencia revisado al ser registradas con una baja
probabilidad de llevar modulación TETRA. Por el contrario, la
unidad móvil de radio sintonizará directamente a la tercera señal
más fuerte que, por ejemplo, ha sido registrada teniendo una
probabilidad media o elevada de llevar modulación TETRA. De este
modo, el retraso de sincronización "en frío" de la unidad móvil
seguiría encontrándose en el intervalo de 5,015 a 6 segundos (es
decir, 5 segundos de exploración y 1 segundo de sincronización).
Se considerará a continuación lo que ocurre
cuando una unidad móvil de radio necesita identificar una nueva
estación base para transferencia, es decir, mientras está ocupada en
una llamada.
En la primera técnica básica anterior que se ha
explicado anteriormente, la unidad móvil de radio tiene que
escuchar cada estación base nueva potencial por turno. Las
estructuras TDMA de las estaciones de base en TETRA no están
sincronizadas, de manera que a efectos de encontrar un impulso de
sincronización en una celda adyacente, la estación móvil vuelve a
sintonizar su sintetizador entre intervalos de recepción. Esto
permite que busque aproximadamente dos intervalos de tiempo para un
posible impulso de sincronización en una celda adyacente antes de
tener que volver otra vez a la frecuencia de la celda de servicio y
este proceso puede ser realizado en cada ciclo.
Al efectuar los impulsos de sincronización su
ciclo por los intervalos de tiempo, la unidad móvil de radio tendrá
que esperar hasta 4 segundos para asegurar que ha tenido lugar una
oportunidad de sincronización antes de escoger una nueva
frecuencia. A esta velocidad, la unidad móvil de radio podría
necesitar hasta 4 minutos para sincronizarse a una nueva estación
de base, para cuyo tiempo muy probablemente se haya perdido la
llamada incluso si se hubieran emitido las frecuencias de las seis
celdas adyacentes para permitir la búsqueda de una lista reducida
de frecuencias.
La unidad móvil de radio de la técnica anterior
más compleja del ejemplo anterior podría intentar mantener su tabla
de potencias de señal siempre actualizada. Incluso podría intentar
almacenar datos de sincronización sobre la estación de base que es
la mejor alternativa, de manera que se pueda conseguir la
transferencia sin retrasos de búsqueda. No obstante, suponiendo que
por alguna razón la tabla de intensidades de señal necesita ser
renovada (tal como podría ocurrir si la unidad móvil de radio ha
doblado una curva de un valle que presenta laterales elevados o ha
entrado en una nueva calle con edificios elevados en un medio
urbano). Igual que antes, la unidad móvil de radio lleva a cabo su
exploración rápida de niveles de señal en 5 segundos y, a
continuación, busca cada entrada de la lista de forma secuencial.
Considerando nuevamente el caso en que las dos señales más potentes
se encuentran en interferencia de hecho, el aparato móvil de radio
tendría que hacer una pausa en las 2 primeras frecuencias no
adecuadas durante un mínimo de 4 segundos en cada una de ellas, tal
como antes (es decir, 8 segundos en cada una, si se da en el
receptor dos oportunidades o "two bites at the cherry" (dos
dentelladas a la cereza), tal como es habitual, para reducir los
efectos de la debilitación de la señal). Después de una pausa
adicional de 4 (u 8) segundos en la tercera frecuencia de la lista,
consigue sincronización después de un retraso comprendido entre 13
y 17 segundos (o 21 y 29 segundos en el canal con disminución de
señal "fading"). La llamada se puede haber perdido durante este
intervalo.
Si la unidad móvil de radio utiliza el método de
la presente invención, clasificará en este caso las dos señales más
fuertes muy bajo, tal como se ha mostrado en el ejemplo anterior, e
intentará sincronizarse a la tercera señal más fuerte (es decir, la
señal más fuerte que muestra una elevada probabilidad de tener el
esquema de modulación apropiado). El retraso de sincronización se
reduce, en este caso, a un tiempo entre 5 y 9 segundos (o 13
segundos en un canal con señal debilitada).
Se puede apreciar de lo anterior que la unidad
móvil de radio que funciona de acuerdo con la presente invención,
utiliza tanto el nivel de señal como la característica del sistema
de radio derivadas durante la exploración inicial más rápida de
frecuencia cuando se decide cuales son las frecuencias a las que se
intentará efectuar la sincronización. En efecto, suplementa la
información de nivel de señal determinada durante la exploración de
frecuencia inicial más rápida con datos indicadores de la
probabilidad de que la señal correspondiente es útil. Esto mejora
la clasificación de las señales para intentar, a continuación,
sincronizarse a las mismas y, por lo tanto, reducir la probabilidad
de malgastar tiempo intentando la sincronización en señales
incompatibles.
Claims (20)
1. Método operativo de una unidad móvil de radio
de un sistema de comunicación móvil por radio, en cuyo sistema de
radio la unidad móvil de radio almacena una lista de frecuencias
objetivo a explorar para buscar una frecuencia adecuada para
comunicación con una estación de base del sistema de radio, cuyo
sistema comprende:
la unidad móvil de radio efectúa la exploración
de cada una de las frecuencias de su lista y determina para cada
frecuencia el nivel de señal de la señal que corresponde a dicha
frecuencia y evalúa para cada frecuencia si la señal en dicha
frecuencia tiene una característica particular del sistema de
radio;
la unidad móvil de radio determina a
continuación un orden de frecuencias revisado en base a los niveles
de señal determinados y a las evaluaciones de característica para
cada frecuencia; y
la unidad móvil de radio intenta a continuación
sincronizarse con las frecuencias del orden de frecuencias revisado
según el orden correspondiente al orden de frecuencias revisado.
2. Método, según la reivindicación 1, en el que
la exploración inicial de cada frecuencia de la lista comprende que
la unidad móvil tome muestras de señales a intervalos separados en
cada frecuencia.
3. Método, según la reivindicación 1 ó 2, en el
que la evaluación de características de la señal comprende la
evaluación de si la señal tiene una característica del esquema de
modulación de radio utilizada en el sistema de radio.
4. Método, según la reivindicación 3, en el que
la evaluación de características de la señal comprende la
evaluación de si la señal muestra características de fase
particulares o desplazamiento de frecuencia particular del esquema
de modulación del sistema de radio.
5. Método, según la reivindicación 4, en el que
la etapa de evaluación de si la señal muestra características
particulares de fase o de desplazamiento de frecuencia del esquema
de modulación del sistema de radio comprende el análisis de
desplazamientos de fase o de frecuencia entre sucesivas muestras
seleccionadas o partes de la señal en la frecuencia y comparar los
desplazamientos de fase o frecuencia observados con los
desplazamientos esperados de fase o frecuencia para el esquema de
modulación deseado.
6. Método, según la reivindicación 4 ó 5, que
comprende la utilización de la desviación del desplazamiento medio
de fase o frecuencia observado para la señal que está siendo
evaluada, con respecto al valor esperado, si la señal tuviera que
llevar la forma correcta de modulación y/o utilizando la proporción
de los valores observados de desplazamiento de fase o frecuencia
que tienen el valor del esquema de modulación deseado, para
clasificar la probabilidad de que la señal sea del sistema de radio
correcto.
7. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la evaluación de si la señal
explorada tiene o no la característica particular comprende la
atribución de una probabilidad de que la señal tenga dicha
característica basándose en la evaluación de la señal.
8. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el orden de frecuencia
revisado es determinado de manera tal que las frecuencias que
tienen señales evaluadas como las más probables de que tengan la
característica particular son las que se intenta sincronizar en
primer lugar y las señales evaluadas con la menor probabilidad de
tener la característica particular se intentan sincronizar al
final.
9. Método, según la reivindicación 8, en el que
el orden de frecuencias revisado es dispuesto adicionalmente en
orden de nivel de señales.
10. Métodos, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende además la eliminación de
señales que tienen un nivel de señal menor de un umbral de nivel de
señal del orden de frecuencias revisado.
11. Métodos, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende: que la unidad móvil de
radio, durante la exploración de sincronización cuando la unidad
móvil de radio está intentando sincronizarse a cada frecuencia y
está esperando una señal de sincronización, lleve a cabo una
evaluación de si la señal que está intentando sincronizar tiene la
característica particular del sistema de radio e interrumpiendo y
cancelando su espera y su intento de sincronización en dicha
frecuencia y pasando a la siguiente frecuencia de la lista si
determina que la señal no tiene la característica particular..
12. Unidad móvil de radio a utilizar en un
sistema de comunicación móvil por radio, en cuyo sistema se utilizan
varias frecuencias para comunicaciones por radio, comprendiendo la
unidad móvil de radio:
medios para almacenar una lista de frecuencias
utilizada por el sistema de radio;
medios para explorar cada una de las frecuencias
de la lista almacenada;
medios para determinar para cada frecuencia
explorada el nivel de señal en la señal de dicha frecuencia;
medios para evaluar para cada frecuencia
explorada si la señal en dicha frecuencia tiene una característica
particular del sistema de radio;
medios para determinar un orden de frecuencia
revisado basado en los niveles de señal determinados de cada
frecuencia y las evaluaciones de si cada frecuencia tiene la
característica particular del sistema de radio; y
medios para intentar la sincronización con las
frecuencias del orden de frecuencias revisado en el orden del orden
de frecuencias revisado.
13. Unidad móvil, según la reivindicación 12, en
la que los medios de evaluación de la característica de la señal
comprenden medios para evaluar si la señal tiene una característica
del esquema de modulación de radio utilizada en el sistema de
radio.
14. Unidad móvil, según la reivindicación 13, en
el que los medios para la evaluación de la característica de la
señal comprenden medios para evaluar si la señal muestra
características particulares de desplazamiento de fase o de
frecuencia del esquema de modulación del sistema de radio.
15. Unidad móvil, según la reivindicación 14,
que comprende medios para clasificar la probabilidad de que la
señal sea del sistema de radio correcto en base a la desviación del
desplazamiento medio observado de fase o de frecuencia para la
señal sometida a evaluación con respecto al valor esperado si la
señal llevara la forma correcta de modulación y/o en base a la
proporción de los valores medidos de desplazamiento de fase o de
frecuencia que tienen el valor del esquema de modulación
deseado.
16. Unidad móvil, según cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 15, en la que los medios de determinación del
orden de frecuencia revisado están dispuestos para determinar el
orden de frecuencia revisado de manera que las frecuencias que
tienen señales evaluadas como las que tienen más probabilidades de
tener la característica particular son las que se intentan
sincronizar en primer lugar, y las señales evaluadas como las que
tienen menor probabilidad de tener la característica particular son
las que se intentan sincronizar en último lugar.
17. Unidad móvil, según la reivindicación 16, en
la que los medios para determinar el orden de frecuencia revisado
están dispuestos adicionalmente para determinar el orden de
frecuencia revisado en el orden de nivel de la señal.
18. Unidad móvil, según cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 17, en la que los medios de determinación del
orden de frecuencia revisado están dispuestos para eliminar señales
que tengan un nivel de señal menor que un nivel de señal umbral con
respecto al orden de frecuencia revisado.
19. Unidad móvil, según cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 18, que comprende
medios para, durante la exploración de
sincronización cuando la unidad móvil de radio está intentando la
sincronización con cada frecuencia mientras la unidad móvil está
esperando señales de sincronización, evaluar si la señal que está
intentando sincronizar tiene la característica particular del
sistema de radio; y
medios para interrumpir y cancelar la espera e
intento de sincronización en dicha frecuencia y para pasar a la
frecuencia siguiente de la lista si se determina que la señal no
tiene la característica particular.
20. Elemento de programa de ordenador que
comprende partes de código de software del ordenador para llevar a
cabo el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 cuando
se ha instalado en medios de proceso de datos.
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