FI95187B - Menetelmä viereisten tukiasemien mittaamiseksi TDMA-radiojärjestelmässä sekä TDMA-radiojärjestelmä - Google Patents

Description

1 95187

Menetelmä viereisten tukiasemien mittaamiseksi TDMA-radio-järjestelmässä sekä TDMA-radiojärjestelmä

Keksinnön kohteena on menetelmä viereisten tukiase-5 mien mittaamiseksi TDMA-radiojärjestelmässä, joka käsittää liikkuvia radioasemia ja kiinteän radioverkon tukiasemi-neen, joista kullakin on ainakin yksi kantoaalto, jolla siirretään kutsu- ja liikennekanavia TDMA-aikaväleissä, jossa menetelmässä liikkuva asema on lukittuneena tukiase-10 man yhteen aikaväliin ja välillä mittaa viereisten tukiasemien kantoaaltojen kutsukanava-aikavälejä mahdollista kanavanvaihtoa varten.

Matkaviestinjärjestelmissä, kuten solukkoradiojär-jestelmät tai trunking-radiojärjestelmät, liikkuvat radio-15 asemat voivat vapaasti liikkua radiosolusta toiseen. Vanhasta radiosolusta poistuessaan liikkuva asema joutuu etsimään uuden solun ja rekisteröitymään tähän uuteen soluun. Jotta siirtyminen solusta toiseen tapahtuisi ilman yhteyden katkeamista kiinteään verkkoon, liikkuvan aseman 20 olisi edullista jatkuvasti valmistautua solun vaihtoon tarkkailemalla viereisten solujen tukiasemien kantoaaltoja. Näin liikkuvalla asemalla on jatkuvasti valmiina tietoa viereisten solujen kuuluvuudesta ja se voi nopeasti siirtyä eli suorittaa handover'in parhaaseen naapuriso-25 luun, kun nykyisen solun kantoaalto heikkenee. Näin voidaan esimerkiksi puhelunaikainen handover suorittaa puhelun katkeamatta.

TDMA (Time Division Multiple Access) tyyppisissä radiojärjestelmissä kullekin tukiaseman kantoaallolle on 30 aikajakoisesti sovitettu useita fyysisiä kanavia eli aikavälejä. Esimerkiksi kuviossa 1 tukiasemien BS1 ja BS2 kantoaalloilla toistuu neljä aikaväliä 0, 1, 2 ja 3. Näissä fyysisissä kanavissa siirretään loogisia kanavia, jotka voidaan erottaa kahteen kategoriaan: liikennekanaviin, 35 jotka siirtävät käyttäjäinformaatiota, ja kutsukanaviin, 2 95187 jotka siirtävät signalointisanomia. Kun liikkuva asema MS on rekisteröitynyt tukiasemalle BS ja kuuntelee sen kantoaaltoa, MS on normaalisti lukittuneena johonkin TDMA-aika-väliin, esimerkiksi kuviossa 1 tukiaseman BS1 aikaväliin 5 0. Tällöin muut aikavälit 1, 2 ja 3 ovat liikkuvalle ase malle merkityksettömiä, jolloin se voi niiden aikana suorittaa viereisten tukiasemien kantoaaltojen mittauksia.

Jos tällöin tarvitsee mitata vain vastaanotetun signaalin voimakkuus eikä viereisen kantoaallon aikaväliä tarvitse 10 dekoodata, ei esiinny ongelmia oikean aikavälin löytämisessä. Tällöin täytyy kuitenkin MS:n syntesoijan kytkentä-ajan (aika, joka kuluu toiselle taajuudelle virittäytymiseen) olla riittävän lyhyt. Jos kuitenkin täytyy vastaanotetun signaalinvoimakkuuden mittauksen lisäksi dekoodata 15 aikavälin sisältämä informaatio, jotta saadaan selville esim. tukiasematunniste, järjestelmätunniste, tukiaseman kuormitus tai tukiaseman tehotaso, törmätään ajoitusongelmiin, jotka johtuvat MS:n syntesoijan rajallisesta kytkentää jasta. Esimerkiksi kuvion 1 tapauksessa liikkuva asema 20 ehtii tukiaseman BS1 aikavälien 0 välissä mitata ja dekoodata tukiaseman BS2 kantoaallolta vain suurin piirtein aikavälin 2 kohdalle osuvan aikavälin. Voimme olettaa, että tukiasemalla BS2 ja muilla tukiasemilla on pääkutsu-kanava, jota tulisi mitata, TDMA-aikavälissä 0. Täten MS 25 ei välttämättä kykene koskaan mittaamaan oikeaa aikaväliä.

Jos MS on kuuntelemassa tukiaseman BS1 pääkutsuka-navaa (aikaväli 0), niin on mahdollista ottaa riski ja välillä hypätä tämän aikavälin yli ja dekoodata viereisen tukiaseman pääkutsuaikaväliä 0. Tämän epäkohtana tulee . 30 olemaan pidempi ja vähemmän luotettava puhelun muodostus, koska välillä voidaan menettää ensimmäinen kutsusanoma.

Jos MS kuuntelee liikennekanava-aikaväliä, on mahdollista välillä pysäyttää vastaanotto- ja puheenkoodaus ja hypätä tämän aikavälin yli viereisen tukiaseman pääkutsukanava-35 aikavälin dekoodausta varten. Tämän ratkaisun epäkohtana 3 95187 tulee olemaan alhaisempi puheen laatu ja mahdollisesti käsittämättömäksi muuttuva sanoma.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on sellainen TDMA-radiojärjestelmä ja menetelmä viereisten tukiasemien 5 mittaamiseksi, jotka mahdollistavat viereisten tukiasemien kantoaaltojen mittauksen ja dekoodauksen ilman edellä mainittuja ongelmia.

Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä menetelmällä, jolle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, 10 että tukiaseman kantoaallolla lähetettävän TDMA-signaalin normaalien aikavälien lomaan lisätään satunnaisesti vale-aikavälejä viereisten tukiasemien kantoaaltojen mittauksen mahdollistamiseksi.

Keksinnössä lisätään valeaikavälejä, ts. tyhjiä tai 15 informaatiosisällöltään merkityksettömiä aikavälejä, tu kiaseman lähettämään TDMA-signaaliin. Valeaikavälien lisääminen siirtää kahden kantoaallon aikavälejä toistensa suhteen, jolloin yhdellä kantoaallolla tiettyyn aikaväliin ·' lukittunut liikkuva asema kykenee pitemmällä aikajänteellä 20 mittaamaan ja dekoodaamaan viereisen kantoaallon minkä tahansa aikavälin. Kantoaallolla samanaikaisesti peräkkäin lähetettävien valeaikavälien määrää voidaan lisäksi vaihdella satunnaisesti, minkä seurauksena kaikilla aikaväleillä on suurin piirtein yhtä suuri todennäköisyys tulla 25 mitatuksi. Valeaikavälien lähettäminen johtaa luonnolli sesti aikavälinumeroinnin siirtymiseen eteenpäin TDMA-sig-naalissa. Jotta aikavälinumeroinnin muutos tehtäisiin liikkuvalle asemalle helpommin havaittavaksi, keksinnön edullisessa suoritusmuodossa liikkuvaa asemaa informoidaan . 30 muutoksesta edellisessä kehyksessä tai ylikehyksessä. Kek sinnön edullisessa suoritusmuodossa valeaikavälejä lisätään ja aikavälinumerointia siirretään keskimäärin 1-100 sekunnin välein. Keksinnössä liikkuva asema voi käyttää viereisten asemien mittaukseen valeaikavälejä ja/tai luki-35 tusaikavälien välissä olevia normaaleja aikavälejä.

4 95187

Keksinnön kohteena on myös TDMA-radiojärjestelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi. Radiojärjestelmälle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että tukiaseman kantoaallolla tapahtuvassa lähetyksessä on 5 normaalien aikavälien lomassa satunnaisesti valeaikavälejä viereisten tukiasemien kantoaaltojen mittauksen mahdollistamiseksi liikkuvalla asemalla.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin suoritusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirrok-10 seen, jossa kuvio 1 on ajoituskaavio, joka havainnollistaa tekniikan tason mukaista viereisten kantoaaltojen mittausta, kuvio 2 havainnollistaa erästä radiojärjestelmää, jossa keksintöä voidaan soveltaa, 15 kuvio 3 havainnollistaa erästä TDMA-kehysrakennet- ta, ja kuvio 4 on ajoituskaavio, joka havainnollistaa keksinnön mukaista viereisten kantoaaltojen mittausta.

Keksintöä voidaan soveltaa periaatteessa minkä ta-20 hansa tyyppisessä TDMA-radiojärjestelmässä. Kuviossa 1 on esitetty trunking-tyyppinen radiopuhelinjärjestelmä, jossa järjestelmän kattama maantieteellinen alue on jaettu pienempiin radioalueisiin eli radiosoluihin Cl, C2 ja C3, jotka ovat toisistaan erillään, toisiinsa rajoittuvia tai 25 reuna-alueiltaan päällekkäisiä. Kussakin solussa Cl, C2, C3 on ainakin yksi kiinteä tyypillisesti monikanavainen lähetinvastaanotinlaitteisto BS, jota kutsutaan tukiasemaksi. Kaikki tukiasemat BS on kytketty kiinteillä yhteyksillä, kuten kaapeleilla keskukseen MX, joka ohjaa tuki-. 30 asemien BS toimintaa. Tukiasemat BS ovat radioyhteydessä järjestelmän alueella vapaasti liikkuviin tilaajaradio-asemiin MS järjestelmälle varatuilla radiokantoaalloilla eli radiokanavilla.

Trunking-tyyppisessä radiojärjestelmässä useat 35 käyttäjäryhmät, jopa useat käyttäjäorganisaatiot jakavat

I· : . Ui t M II | I t M

5 95187 yhteistä kanavajoukkoa. TDMA-järjestelmässä kukin down link-ja up link -radiokantoaaltojen pari on edelleen jaettu aikaväleihin eli fyysisiin kanaviin, joiden tunnuksena käytetään aikavälinumeroa. Kuviossa 3 on havainnollistettu 5 erästä TDMA-kehysrakennetta, joka muodostuu hyperkehyksis-tä HFR, ylikehyksistä MFR, kehyksistä FR ja aikaväleistä TS.

TDMA-rakenteen peruslohko on aikaväli TS. Esimerkkitapauksessa neljä aikaväliä TS muodostaa TDMA-kehyksen 10 FR. Ylikehyksessä MFR on 18 kehystä FR ja sen kestoaika on noin 1 sekunti. Hyperkehys HFR, joka muodostuu 12 monike-hyksestä MFR, on TDMA-rakenteen pisin toistuva aikajakso.

Fyysisissä kanavissa eli aikaväleissä siirretään loogisia kanavia, jotka voidaan jakaa kahteen luokkaan: 15 liikennekanavat, jotka siirtävät käyttöinformaatiota, ja ohjauskanavat, jotka siirtävät signalointisanomia. Nämä kaksi pääluokkaa voidaan edelleen jakaa erilaisiin alaluokkiin.

Kun liikkuva asema MS on rekisteröityneenä tukiase-20 malle BS ja kuuntelee tukiaseman kantoaaltoa, se on normaalisti lukittuneena tiettyyn TDMA-aikaväliin. Tämä aikaväli voi olla liikennekanava tai kutsukanava riippuen siitä, onko puhelu päällä vai ei. Kun MS siirtyy yhden tukiaseman BS alueelta toisen tukiaseman BS alueelle sen 25 tulee kyetä vaihtamaan toisen tukiaseman kantoaallolle, kun nykyisen tukiaseman kantoaalto heikkenee. Jotta tällainen kanavanvaihto eli handover tapahtuisi mahdollisimman nopeasti, MS pyrkii jatkuvasti mittaamaan viereisiä kantoaaltoja saadakseen informaatiota uuden kantoaallon 30 valintaa varten. Esimerkiksi kuviossa 4 tukiaseman BS1 aikaväliin 0 lukittunut liikkuva asema MS voi mitata viereisiä tukiasemia BS2 ja BS3 muiden aikavälien 1, 2 ja 3 aikana, kuten on osoitettu symboleilla I ja II. Kuten aikaisemmin kuvion 1 yhteydessä todettiin MS kykenee mittaa-35 maan tänä aikana vain yhtä aikaväliä, jos siltä vaaditaan 6 95187 myös aikavälin dekoodausta. Jos pääkutsukanava, jota tulisi mitata, on jokaisella tukiasemalla aikavälissä 0, MS ei kykene perinteisessä radiojärjestelmässä todennäköisesti koskaan mittaamaan ja dekoodaamaan viereisen tukiaseman 5 kantoaallon aikaväliä 0, jos tukiasemat ovat suurin piirtein samassa vaiheessa. Edelleen vaikka tukiasemat olisivat huomattavasti eri vaiheessa, sama ongelma toistuu jonkin muun aikavälin kohdalla.

Tämä ratkaistaan keksinnön mukaisesti lisäämällä 10 tukiaseman kantoaallolla lähetettävä TDMA-signaalin normaalien aikavälien lomaan satunnaisesti valeaikavälejä D, kuten kuviossa 4 on havainnollistettu kohdassa III. Vale-aikavälien lisääminen siirtää vierekkäisten kantoaaltojen aikavälinumerointia satunnaisesti toistensa suhteen, joils loin eri kantoaalloilla kohdakkain olevat aikavälit vaih-televat satunnaisesti. Tällöin esimerkiksi kuviossa 4 tukiasemaan BS1 lukittuneella liikkuvalla asemalla MS on yhtä suuri todennäköisyys päästä mittaamaan mitä tahansa viereisen kantoaallon aikaväliä. Esimerkiksi kuviossa 4 20 kahden valeaikavälin lisääminen tukiaseman BSI kantoaaltoon siirsi mittauspistettä kahden aikavälin verran tukiaseman BS2 kantoaallolla, kuten on havainnollistettu kohdassa IV.

Valeaikavälit voidaan lisätä periaatteessa mihin 25 tahansa kohtaan TDMA-rakennetta, mutta edullisinta ne on lisätä kehysten väliin, kuten kuviossa 4, koska kehyksen sisällä oleva valeaikaväli voi johtaa monimutkaisiin laitteistototeutuksiin liikkuvissa asemissa MS. Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa valeaikaväli/-välit sijoite-. 30 taan ylikehysten MFR väliin, kuten kuviossa 3 on havain nollistettu. Jos valeaikaväli D lisätään jokaisen ylike-hyksen MFR jälkeen, siitä seuraava kantoaaltojen vaihe-siirto ja aikavälinumeroinnin muuttuminen tapahtuu sekunnin välein. Jos valeaikavälejä lisätään vain joka sadannen 35 ylikehyksen MFR jälkeen, aikavälinumerointi muuttuu vain 7 95187 noin sadan sekunnin välein. Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa verkko-operaattori voi asettaa keskimääräisen numeroinninsiirtojakson, joka voi olla välillä 1-100 sekuntia.

5 Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa liikku valle asemalle lähetetään lisäksi ennakkotieto aikaväli-numeroinnin muutoksesta esimerkiksi valeaikaväliä edeltävän kehyksen tai monikehyksen sellaisessa aikavälissä, johon liikkuva asema on lukittunut. Sopiva kanava tähän 10 tarkoitukseen on kaikille liikkuville asemille signaloin-tisanomia lähettävä yleislähetyskanava. Ennakkotiedon avulla liikkuvan aseman MS on helpompi havaita aikaväli-numeroiden muutos ja adaptoitua siihen.

Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa voidaan 15 lisäksi satunnaisesti vaihdella samalla kertaa peräkkäin lähetettävien valeaikavälien määrää, esimerkiksi arvojen 1 ja 2 välillä. Tällä tavoin parannetaan todennäköisyyttä sille, että kaikki naapurikantoaallon aikavälit saadaan mitatuksi.

20 Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistaman esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksinnön mukaiset menetelmä ja järjestelmä voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

1. Menetelmä viereisten tukiasemien mittaamiseksi TDMA-radiojärjestelmässä, joka käsittää liikkuvia radio- 5 asemia ja kiinteän radioverkon tukiasemineen, joista kullakin on ainakin yksi kantoaalto, jolla siirretään kutsuja liikennekanavia TDMA-aikaväleissä, jossa menetelmässä liikkuva asema on lukittuneena tukiaseman yhteen aikaväliin ja välillä mittaa viereisten tukiasemien kantoaalto- 10 jen kutsukanava-aikavälejä mahdollista kanavanvaihtoa varten, tunnettu siitä, että tukiaseman kantoaallolla lähetettävän TDMA-signaalin normaalien aikavälien lomaan lisätään satunnaisesti valeaikavälejä viereisten tukiasemien kantoaaltojen minkä tahansa aikavälin mittauksen mah- 15 dollistamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peräkkäin lähetettävien valeaika-välien määrää vaihdellaan satunnaisesti, edullisesti arvojen 1 ja 2 välillä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valeaikavälejä lähetetään normaalien aikavälien muodostamien kehysten välissä.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä,tunnettu siitä, että valeaikavälejä lähetetään 25 useiden kehysten muodostamien monikehysten välissä.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valeaikavälejä lisättäessä siirretään kantoaallon aikavälinumerointia.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, t u n- . 30 n e t t u siitä, että liikkuvalle asemalle lähetetään ennakkotieto aikavälinumeroinnin muutoksesta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennakkotieto lähetetään valeaikavä-liä edeltävän kehyksen tai monikehyksen sellaisessa aika- 35 välissä, johon liikkuva asema on lukittunut.

8. Patenttivaatimuksen 5, 6 tai 7 mukainen menetel- · . U:i un l;; t el . 9 95187 mä, tunnettu siitä, että aikavälinumerointia siirretään keskimäärin 1-100 sekunnin välein.

8 95187

9. TDMA-radiojärjestelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, 5 että tukiaseman kantoaallolla tapahtuvassa lähetyksessä on normaalien aikavälien lomassa satunnaisesti valeaikavälejä viereisten tukiasemien kantoaaltojen minkä tahansa aikavälin mittauksen mahdollistamiseksi liikkuvalla asemalla.

10 95187