HU220211B - Eljárás burst összehangolására és vezeték nélküli végkészülék - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás burst összehangolására időosztásos többszörös hozzáférésű (TDMA), vezeték nélküli digitális távközlési rendszerben végkészülék és bázisállomás között, melynek során a végkészülékről burst-öt bocsátunk ki, majd a bázisállomásról előírt időtartam alatt visszaérkezett válasz-burst-öt veszünk, vagy a burst-kibocsátást ismételjük, az ismétlés során pedig a burst-kibocsátásának időpontját a bázisállomásról kapott idő-referenciajelhez képest fokozatosan, ismétlésenként előírt bitszámmal, automatikusan előbbre hozzuk.

A találmány tárgya továbbá vezeték nélküli végkészülék bázisállomásokkal rendelkező, időosztásos többszörös hozzáférésű, vezeték nélküli digitális távközlési rendszerhez, amely végkészülék burst-kibocsátási időpontot a bázisállomásról kapott idő-referenciajelhez képest előbbre hozó eszközzel rendelkezik.

Ismeretesek olyan vezeték nélküli távközlési rendszerek, amelyek bázisállomásokat és vezeték nélküli végkészülékeket tartalmaznak, és amelyeket beltéri használatra vagy rövid távolságok (pikocellák) áthidalására fejlesztettek ki, vagyis a bázisállomás és a végkészülékek közötti távolságok igen kicsinyek. Új feladat az ilyen alkalmazásokhoz képest, ha ezeket a távközlési rendszereket nagyobb távolságok áthidalására kívánjuk felhasználni.

Az ilyen távközlési rendszerekben a végkészülékek a bázisállomástól kapják időalap-referenciájukat, hogy a bázisállomás jelküldésének időpontja megegyezzék a végkészülék vételi időpontjával, és megfordítva. Nagyobb távolság áthidalása esetén a bázisállomás és a végkészülékek közötti távolság jelentősen megnövekedhet. A vezeték nélküli rendszerek eredeti feladatköre nem tette szükségessé, hogy a rendszerekre kialakított szabványok a bázisállomás és a végkészülékek közötti nagyobb távolságok miatti propagáció, azaz terjedés következtében fellépő időeltolódás kérdésével foglalkozzanak.

A nagy bitátviteli sebességgel rendelkező időosztásos többszörös hozzáférésű rendszerekben (TDMA= =time division multiple access) az eredeti elképzelésnek megfelelő használat esetén, ahol a bázisállomások és a végkészülékek közötti távolságok kicsik, a terjedés okozta időeltolódásnak nem volt jelentősége, nagyobb távolságoknál azonban ez komoly veszélyt jelent.

A terjedés okozta időeltolódás miatt ugyanis a bázisállomásról elküldött jelet a végkészülék, vagyis a vevőállomás később kapja meg, mint kellene, és emiatt a jelsorozatok átfedik egymást. Ez az információs csatornák részleges vagy akár teljes elvesztését is okozhatja.

A RÉS (Rádió Equipment and System) technikai bizottsága által kidolgozott, 1992. októberi ETS 300 175-3 „Digital European Cordless Telecommunicaton (DECT), Common Interface Part 3: Médium Access Control Layer” európai szabvány D függelékének (Synchronization) 186. oldalán megtaláljuk a DECT rendszerek vezeték nélküli végkészülékeinek és bázisállomásainak három lehetséges szinkronizálási, vagyis összehangolási módját, amelyek a továbbított burst-ök megfelelő adásához és vételéhez szükségesek: burst-szinkronizálás, keretszinkronizálás és multikeretszinkronizálás.

Ez az európai szabvány nem foglalkozik a terjedés következtében fellépő időeltolódás kiegyenlítésének lehetséges módszereivel, mivel az eredeti célra kifejlesztett rendszereknél olyan mértékű időeltolódás, amely megakadályozza a szinkronizálást és átfedésekhez vezethet, nem jelentkezik.

Az európai szabvány tehát nem ad semmiféle megoldást a bázisállomásokon fellépő, a bázisállomásokhoz tartozó egyes végkészülékektől a különböző távolságok miatt különböző időeltolódásokkal beérkező burst-ök okozta gondokra, pedig ez a jelenség sok esetben az információs csatornák teljes vagy részleges elvesztésével jár.

Az EP 0 622 926 számú közzétételi irat vezetékes digitális hálózat eltolódási idejének meghatározására mutat be módszert. A nagy sebességű digitális adatátvitelre alkalmas hálózat, amelyben a módszert felhasználják, idő-referenciajel csomagból, jelzéscsomagból és hangvagy adatcsomagokat szállító időrésekből összeállított keretek sorozatát tartalmazza.

Az egyes hálózati interfészegységek (NIU=Network Interface Unit) és a velük összeköttetésben álló egyetlen végponti továbbító egység (HRU=Head-end Retransmission Unit) között különböző távolságok mutatkoznak, aminek következtében a távolabb eső interfészegységek - ha egyszerűen az idő-referenciajelet használják az adatcsomagok továbbításának szinkronizálási alapjául - a közelebb lévőknél később továbbítanak.

A terjedési időből adódó késedelmet a módszer úgy kívánja kiküszöbölni, hogy a jelzéscsomag kibocsátását az idő-referenciajelhez képest előrehozza. Az előrehozás mértéke a kibocsátás időpontja és a visszaérkezés időpontja között eltelt idő fele, amelynek meghatározásához az óraciklusok számlálására és az eredmény tárolására, majd a tényleges eltolódási idő kiszámítására van szükség. A berendezés ezért óraciklus-számlálót, valamint az eltolódási idő tárolására alkalmas regisztert, továbbá számítóegységet is tartalmaz.

Az eltolódási idő értéke sok esetben előre valószínűsíthető, ez indokolja, hogy a felhasználó megadhatja a kiinduló értékül felhasználandó előeltolódási időt, de ez az érték tárolható is, vagy ha nincs megadva, akkor zérus értékűnek tekintik. Ha az előeltolódási értéket a végleges eltolódási idő értékének közelében veszik fel, akkor a számlálás ideje lerövidül ugyan, de az előeltolódási érték megadásának lehetősége újabb tárolóregisztert követel.

Ilyenkor az eltolódási idő számításához az idő-referenciajel és a jelzéscsomag visszaérkezése között eltelt óraciklusokat kell számlálni és tárolni, majd ezt az előeltolódási időhöz hozzáadva kapják meg az eltolódási idő kétszeresét. Itt tehát további tárolásra és műveletre van szükség.

Az előeltolódási idő tárolására 4 bites regisztert használnak. Minthogy a 4 biten tárolható érték legfeljebb 15 lehet, a jelzéscsomag kibocsátását legfeljebb 14 alkalommal lehet előbbre hozni. Ennek következtében az elérni kívánt hatósugárhoz tartozó, tehát a legnagyobb előeltolódás tárolása csak úgy oldható meg, ha

HU 220 211 Β az előeltolódást ugrásszerűen, azaz lépésenként nagyobb értékkel hozzák előbbre.

Ebből következik a módszernek az a kedvezőtlen tulajdonsága, hogy a kellő pontosság közvetlenül nem, hanem csak további számítás, és az ezzel együtt járó eszközök, idő és energia felhasználásával érhető el.

Ugyanennek a problémának a megoldására tesz kísérletet az EP 0 451 694 számú közzétételi iratban javasolt időosztásos átviteli rendszer. A rendszert digitális cellás mobil rádiótelefon környezetre alakították ki.

A módszer lényege, hogy a továbbítás során átfedéseket okozó időeltolódást a küldési időpont előre hozatalával küszöbölik ki, a helyes időpontot pedig a mobil végkészülék és a bázisállomás közötti mindenkori távolságot alapul véve számítják ki. A távolság megállapítására valamilyen szokványos navigációs eszközre van szükség, amiből az következik, hogy a módszer csak az ilyen eszközzel amúgy is felszerelt környezetben, például a repülésben mutatkozik gazdaságosnak.

Különösen hátrányos a számítástöbblet energiaigénye, mert ez a mobil végkészülékek amúgy is gyenge pontját, az energiaforrás szűkös voltát érinti kedvezőtlenül.

A találmány célja tehát olyan összehangolási eljárás kidolgozása a bázisállomás és a vezeték nélküli végkészülék között, amely lehetővé teszi a végkészülékről küldött burst megfelelő vételét a bázisállomáson, és amelynek segítségével kiküszöbölhetjük az összehangolást elrontó, a távolságból adódó teqedési idő okozta időeltolódást. Az eljárást gyorsan és gazdaságosan kívánjuk megvalósítani.

Cél az is, hogy az összehangolási eljárás megvalósítására alkalmas vezeték nélküli végkészüléket fejlesszünk ki úgy, hogy az időeltolódás kiegyenlítését egyszerűen, külön számítások és a számításokat szolgáló eszközök nélkül, tehát egyszerű erőforrásokkal is el lehessen émi. Megjegyzendő, hogy míg az ismert módszerek csupán a hatósugár növelésére törekedtek, a cél itt az eddig főleg beltéri használatra kifejlesztett digitális távközlési rendszer alkalmazása merőben új, mindeddig a cellás rádiótávközlési rendszerek és a vezetékes hálózatok által uralt területen.

A találmányi gondolat alapja az a felismerés, hogy az időeltolódás meghatározása során kiküszöbölhető az előre felvett eltolódási idő tárolása, valamint a jel visszaérkezéséig eltelt idő számlálása, tárolása és a végső érték számítása is, ha az összehangolt állapotot fokozatosan, apró lépésekben közelítjük, vagyis a bázisállomásra finoman hangolódunk rá, mert így azonnal a végleges időeltolódási értéket és ezzel magát az összehangolt állapotot kapjuk meg, ugyanakkor pedig sem külön számítási műveletekre, sem pedig további eszközökre nincs szükség.

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti eljárás burst összehangolására időosztásos többszörös hozzáférésű (TDMA), vezeték nélküli digitális távközlési rendszerben végkészülék és bázisállomás között - melynek során a végkészülékről burst-öt bocsátunk ki, majd a bázisállomásról előírt időtartam alatt visszaérkezett válasz-burst-öt veszünk, vagy a burst-kibocsátást ismételjük, az ismétlés során pedig a burst-kibocsátásának időpontját a bázisállomásról kapott idő-referenciajelhez képest fokozatosan, ismétlésenként előírt bitszámmal, automatikusan előbbre hozzuk - azon alapul, hogy az ismétlést az összehangolt állapot vagy adott legnagyobb ismétlésszám eléréséig folytatjuk, összehangolt állapotul pedig az előírt időtartamon belül visszaérkezett válasz-burst-höz tartozó, legutolsó burst-kibocsátásakori állapotot jelöljük ki.

Egy előnyös megvalósítási módnál a burst-kibocsátási időpontok előbbre hozatalának teljes bitszámát, valamint a legnagyobb ismétlésszámot a távközlési rendszer csatornáit elválasztó sáv méretéhez igazítjuk.

Ugyancsak a kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti vezeték nélküli végkészülék legalább egy bázisállomással rendelkező, időosztásos többszörös hozzáférésű vezeték nélküli digitális távközlési rendszerhez - amely végkészülék burst-kibocsátási időpontot a bázisállomásról kapott idő-referenciajelhez képest előbbre hozó eszközzel rendelkezik - oly módon van kialakítva, hogy a bázisállomás referenciajelével összehangolt állapotul a bázisállomásról a végkészülékre visszaérkezett válasz-burst-höz tartozó, legutolsó burstkibocsátásakori állapot kijelölésére alkalmas eszközzel van ellátva.

A találmány szerinti eljárás előnye, hogy a végkészülék és a bázisállomás közötti különbség jelentős megnövelésére nyújt módot, mivel az eljárás segítségével kiegyenlíthetjük a távolság következtében fellépő terjedési idő okozta időeltolódást, és ezáltal kiküszöböljük a vevőállomásnál, vagyis a végkészüléknél előadódó átfedéseket, amelyek a csatornák és az információk elvesztését okoznák.

Előnyös az is, hogy az eljárás eszköz- és energiatakarékosán valósítható meg.

További előny, hogy a találmány szerinti eljárás módot ad a vezeték nélküli digitális távközlési rendszerek alkalmazási területének kibővítésére, amelynek eredményeképpen ezek a cellarendszerű alkalmazások versenytársai lehetnek.

A találmány szerinti eljárást kiviteli példa kapcsán, a mellékelt ábrák alapján ismertetjük részletesebben. Az

1. ábra a távközlési rendszer, amelyben a találmány szerinti burst-összehangolási eljárást megvalósítottuk, a

2. ábra a találmány szerinti burst-összehangolási eljárás egymás utáni lépéseinek folyamatábrája.

Az 1. ábra azt a vezeték nélküli távközlési rendszert tünteti fel, amelyben a találmány szerinti burst-összehangolást megvalósítottuk, hogy a BS bázisállomásokon a terjedés miatt különböző időkésleltetéssel érkező burst-ök megfelelő vételét eléljük. Az eljárás olyan rádiófrekvenciás hozzáférési rendszerre vonatkozik, amelynek előfizetői a telepített RF rádiófrekvenciás hálózatot T végkészülékeikről elérhetik.

A rendszer a vezeték nélküli T végkészülékeket, valamint a BS bázisállomásokat tartalmazza. A T végkészülékek a telepített RF rádiófrekvenciás hálózathoz a BS bázisállomások útján csatlakozhatnak. A BS bázisál3

HU 220 211 Β lomások a telepített RF rádiófrekvenciás hálózattal vezetékek útján vannak összekapcsolva.

A vezeték nélküli T végkészülékek a BS bázisállomásokkal rádiókapcsolatban állnak, az egyes T vezeték nélküli végkészülékek a hozzájuk tartozó BS bázisállomásoktól különböző dl, d2, d3, d4 távolságokban helyezkednek el. Az 1. ábrán látható megvalósítási módnál a vezeték nélküli rendszer hatótávolságának növelése érdekében a BS bázisállomások irányított antennákkal vannak ellátva.

A rendszer megfelel az európai DECT (Digital European Cordless Communication) szabvány előírásainak, amely 11 520 bitből álló 10 ms időtartamú időosztásos többszörös hozzáférésű (TDMA) kereteket használ. A keretek 24 csatornára vannak osztva, az egyes csatornák időtartama 416,6 ps, ebből 12 csatorna adásra, 12 csatorna pedig vételre szolgál.

Minden egyes csatorna 480 bitből áll, amelyek számozása 0-479-ig teqed, ebből 56 bit az elválasztó sáv szerepét tölti be. Az európai szabvány megenged legfeljebb 2 bit eltolódást az órák között.

A szolgáltatás megkezdése előtt a vezeték nélküli T végkészülékek időalapját összhangba kell hozni a BS bázisállomások időalapjával, hogy a BS bázisállomás jelküldésének időpontja a vezeték nélküli T végkészülék vételi időpontjával megegyezzék, és fordítva, ezáltal pedig a kommunikáció hibamentesen menjen végbe.

A vezeték nélküli T végkészülékeket a BS bázisállomások által kibocsátott burst-ök fizikai réteg szintű vétele útján szinkronizáljuk. A vezeték nélküli T végkészülékek állapotai szinkronizálás szempontjából a következők lehetnek:

Nem zárt állapot: azt az állapotot nevezzük így, amikor a vezeték nélküli T végkészülék semelyik BS bázisállomással semmilyen szinten nincs szinkronizálva.

Zárás előtti állapot: azt az állapotot nevezzük így, amikor a vezeték nélküli T végkészülék veszi a BS bázisállomástól érkező keret- és multikeret-szinkronizáló jeleket, valamint az azonosításra szolgáló jelet, de a szinkronizálás még nem ment végbe.

Zárt állapot: azt az állapotot nevezzük így, amikor a vezeték nélküli T végkészülék a BS bázisállomáshoz már minden szinten szinkronizálva van, azaz létrejött a burst-, a keret- és a multikeret-szinkronizálás.

A találmány szerinti burst-összehangolási eljárást a vezeték nélküli T végkészülék segítségével hajtjuk végre a fent leírt zárás előtti állapotban.

A 2. ábra a rendszer egymás után következő állapotait a találmány szerinti burst-összehangolási eljárás megvalósítása során folyamatábrában mutatja be.

A kezdeti 1 nyugalmi állapotban a vezeték nélküli T végkészülék a BS bázisállomástól megkapja az időalap-referenciajelet. A BS bázisállomástól kapott információ alapján a vezeték nélküli T végkészülék ellenőrzi, van-e engedélye arra, hogy az előbbivel felvegye a kapcsolatot. Ezen a ponton a rendszer átmegy 2 a záráskezdeti állapotba, és a vezeték nélküli T végkészülék burst-öt küld a BS bázisállomásra.

Ekkor a rendszer a 3 válasz-burst-váró állapotba megy át, amikor is a vezeték nélküli T végkészülék az először elküldött burst-re adott válasz-burst megérkezésére vár. Ha a BS bázisállomás által elküldött válaszburst az előre meghatározott idő alatt megérkezik a vezeték nélküli T végkészülékre, akkor a vezeték nélküli T végkészülék tudomásul veszi, hogy a BS bázisállomással szinkronban van, és a rendszer átmegy a 8 szinkronizált állapotba, a vezeték nélküli T végkészülék pedig zárt állapotba kerül.

Abban az esetben, ha az előre meghatározott idő a válasz-burst várására lejár anélkül, hogy a vezeték nélküli T végkészülék megkapta volna a BS bázisállomás által küldött válasz-burst-öt, a rendszer a 4 nem szinkronizált állapotba megy át, amelyben a vezeték nélküli T végkészülék nincsen szinkronizálva a BS bázisállomással, mivel a vezeték nélküli T végkészülék és a BS bázisállomás közötti távolság miatt fellépő terjedés által okozott időeltolódás következtében a burst vétele a BS bázisállomáson nem a megfelelő módon történt meg.

A rendszer ekkor az 5 vizsgáló állapotba kerül, amelyben a vezeték nélküli T végkészülék megvizsgálja, van-e lehetőség arra, hogy a burst elküldési időpontját még egy bittel előbbre hozza, amivel ki lehetne egyenlíteni azt az időt, amennyivel a burst később érkezik a BS bázisállomásra.

A vezeték nélküli T végkészülék a burst-kibocsátásának időpontját legfeljebb 54 bittel hozhatja előbbre, ami az elválasztó sáv méretének felel meg, leszámítva a szabvány által megengedett 2 bit óraeltolódást. A vezeték nélküli T végkészülék a burst-kibocsátásának időpontját minden alkalommal 1 bittel hozza előbbre.

Az 5 vizsgáló állapotban a vezeték nélküli T végkészülék ellenőrzi, hogy nem érte-e még el a megengedett legnagyobb bitszámot. Ha nem, akkor a rendszer átmegy a 6 újrakibocsátó állapotba, ahol a vezeték nélküli T végkészülék egy bittel előbbre hozza a burst-kibocsátásának időpontját, majd a rendszer ismét a 2 záráskezdeti állapotba kerül.

Ez a folyamat egészen addig ismétlődik, ameddig a vezeték nélküli T végkészülék nem tudja venni a BS bázisállomás által kibocsátott válasz-burst-öt, vagy amíg a vezeték nélküli T végkészülék el nem éri azt a legnagyobb bitszámot, amellyel a kibocsátás időpontját előbbre hozhatja.

Ha a vezeték nélküli T végkészülék eléri a legnagyobb bitszámot, de a BS bázisállomás által küldött válasz-burst vétele nem következik be, akkor a vezeték nélküli T végkészülék ezt úgy értékeli, hogy túl nagy távolságra van a BS bázisállomástól és a zárt állapot nem jöhet létre, ekkor a rendszer a 7 kioldott állapotba kerül.

A találmány szerinti eljárás segítségével megnövelt hatósugarú vezeték nélküli távközlési rendszerek a cellarendszerű alkalmazásokhoz hasonlóan működhetnek, és ezek versenytársai lehetnek.

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás burst összehangolására időosztásos többszörös hozzáférésű (TDMA), vezeték nélküli digitális távközlési rendszerben végkészülék és bázisállomás kö4

   HU 220 211 Β zött, melynek során a végkészülékről burst-öt bocsátunk ki, majd a bázisállomásról előírt időtartam alatt visszaérkezett válasz-burst-öt veszünk, vagy a burstkibocsátást ismételjük, az ismétlés során pedig a burst-kibocsátásának időpontját a bázisállomásról kapott idő- 5 referenciajelhez képest fokozatosan, ismétlésenként előírt bitszámmal, automatikusan előbbre hozzuk, azzal jellemezve, hogy az ismétlést az összehangolt állapot vagy adott legnagyobb ismétlésszám eléréséig folytatjuk, összehangolt állapotul pedig az előírt időtartamon belül visszaérkezett válasz-burst-höz tartozó, legutolsó burstkibocsátásakori állapotot jelöljük ki.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a burst-kibocsátási időpontok előbbre hozatalának teljes bitszámát, valamint a legnagyobb ismétlésszámot a távközlési rendszer csatornáit elválasztó sáv méretéhez igazítjuk.
3. 3. Vezeték nélküli végkészülék legalább egy bázisállomással rendelkező, időosztásos többszörös hozzáférésű, vezeték nélküli digitális távközlési rendszerhez, amely végkészülék burst-kibocsátási időpontot a bázisállomásról kapott idő-referenciajelhez képest előbbre hozó eszközzel rendelkezik, azzal jellemezve, hogy a 10 bázisállomás (BS) referenciajelével összehangolt állapotul a bázisállomásról (BS) a végkészülékre (T) visszaérkezett válasz-burst-höz tartozó, legutolsó burst-kibocsátásakori állapot kijelölésére alkalmas eszközzel van ellátva.