Способ синхронизации с упреждением для систем подвижной радиосвязи и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в системах подвижной радиосвязи. Технический результат - повышение пропускной способности каналов с временным разделением в системах подвижной радиосвязи. Сущность способа заключается в том, что на подвижной станции (ПС) измеряют время задержки распространения сигнала до базовой станции (БС) и устанавливают сигналы синхронизации ПС с упреждением (опережением по фазе) по отношению к эталонным сигналам синхронизации БС на это время задержки. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в системах подвижной радиосвязи (СПР).

Известен способ синхронизации в СПР, основанный на передаче опорного сигнала, который используется для синхронизации, передачи кодов идентификации и т. п. Такой способ описан, например, в заявках на изобретения: ЕПВ N 0037519 "Подвижная радиосеть с синхронизацией, действующей на всей сети" от 14.10.81 г. , бюлл. N 41, и PCT N 91/00658 "Способ синхронизации в сотовой сети подвижной радиосвязи" от 10.01.91 г., бюлл. N 2.

Однако такой способ ведет к усложнению аппаратуры и увеличению ее массогабаритных характеристик.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является способ, используемый в Европейской цифровой сотовой СПР GSM, описанный в журнале "Передача информации./ Экспресс-информация, под ред. проф. М.Д.Венедиктова, Москва, ВИНИТИ, 1994 г., N 28, стр.9-39.

Этот способ заключается в том, что в структуре кадра с временным разделением каналов (ВРК) с помощью тактовых импульсов (ТИ) - передают от базовой станции (БС) к подвижной станции (ПС) синхронизирующую посылку (СП) по времени; - подстраивают по времени на ПС генераторы ТИ и СП синхронно с принятыми от БС эталонными ТИ и СП.

Для реализации этого способа система GSM использует устройство, описанное в вышеупомянутом журнале "Экспресс-информация" на стр.15. Укрупненная блок-схема этого устройства представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения: 1 - подвижная станция (ПС); 2 - канал связи (КС); 3 - базовая станция (БС); 4 - центр коммутации и управления (ЦКУ).

Устройство работает следующим образом. БС3 передает по КС2 на ПС1 с помощью ТИ цифровой сигнал в виде кадров (пакетов), содержащих СП и информацию. На ПС1 осуществляют прием сигнала, подстройку по времени генераторов ТИ и СП синхронно с принятыми от БС эталонными ТИ и СП и прием информации. Информация с ПС1 передается на БС3 аналогичным образом, с той лишь разницей, что СП в сторону БС3 не передается. Вся работа устройства производится в дуплексном режиме. ЦКУ4 обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, управления и коммутации, в которых нуждается ПС1 (управление вызовами и их маршрутизацию, коммутацию радиоканалов, "эстафетную передачу" ПС1 при перемещении ее из одной соты в другую, выход на городскую АТС). ЦКУ4 связан с БС3 интерфейсом.

Однако каналы связи с ВРК, построенные с применением этого способа синхронизации, обладают невысокой пропускной способностью за счет наличия сравнительно большого защитного интервала по времени между ними.

Для устранения указанного недостатка предлагается способ, основанный на уменьшении защитного интервала за счет введения упреждения сигналов синхронизации ПС по отношению к эталонным сигналам синхронизации БС на время распространения сигнала от ПС до БС.

Предлагаемый способ синхронизации заключается в следующем: - передают от БС к ПС с помощью ТИ цифровой сигнал, содержащий эталонную СП по времени (запрос); - подстраивают по времени на ПС генераторы ТИ и СП синхронно с принятыми от БС эталонными ТИ и СП; - передают от ПС к БС сигнал, содержащий СП (ответ);
- фиксируют на ПС момент передачи сигнала на БС (ответа);
- ретранслируют БС на ПС сигнал СП (ответа на ответ);
- фиксируют на ПС момент прихода ретранслированного сигнала СП от БС (ответа на ответ);
- вычисляют на ПС время задержки распространения сигнала от БС;
- устанавливают на ПС генераторы ТИ и СП с упреждением по отношению к эталонным ТИ и СП БС на время задержки распространения сигнала до БС.

Данный процесс синхронизации повторяется с периодом, определяемым максимальной скоростью перемещения ПС.

Для реализации предлагаемого способа используется устройство, блок-схема которого представлена на фиг.2, где обозначено:
1 - блок определения времени задержки сигнала (БОВЗ);
2 - подвижная станция (ПС);
3 - формирователь упреждающего сигнала (ФУС);
4 - канал связи (КС);
5 - базовая станция (БС);
6 - центр коммутации и управления (ЦКУ).

Устройство содержит последовательно соединенные ПС2, КС4, БС5, ЦКУ6, вторые выходы которого являются выходами на АТС, вторые выходы ПС2 через последовательно соединенные БОВЗ1 и ФУС3 подключены ко вторым входам ПС2 и, кроме того, ко вторым входам ФУС3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В режиме вхождения в синхронизм БС5 передает по КС4 на ПС2 с помощью ТИ цифровой сигнал в виде кадров (пакетов), содержащих эталонную СП и информацию (запрос). На ПС2 осуществляют прием этого сигнала, подстройку по времени генераторов ТИ и СП синхронно с принятыми от БС5 эталонными ТИ и СП. В результате этого ТИ и СП ПС2 оказываются сфазированными с эталонными ТИ и СП БС5. Затем передают от ПС2 по КС4 на БС5 сигнал, содержащий СП (ответ), и одновременно запускают от ПС2 БОВЗ1 сигнала. БС5 ретранслирует по КС4 на ПС2 сигнал СП (ответ на ответ). ПС2 принимает от БС5 ретранслированный сигнал СП (ответ на ответ) и одновременно останавливает БОВЗ1. Таким образом, в БОВЗ1 оказывается определенное время задержки прохождения сигнала по КС4 от ПС2 до БС5 и обратно (двойное время задержки сигнала от ПС2 до БС5). Затем сигнал с БОВЗ1 поступает на ФУС3, который вырабатывает с помощью сигналов управления, поступающих от ПС2, упреждающий сигнал, пропорциональный времени задержки прохождения сигнала по КС4 от ПС2 до БС5 (одинарному времени задержки). По сути, ФУС3 делит двойное время задержки сигнала, определенное в БОВЗ1, пополам. Сформированный таким образом упреждающий сигнал поступает с ФУС3 на ПС2 и устанавливает там генераторы ТИ и СП с опережением по фазе (упреждением) по отношению к эталонным ТИ и СП БС5 на время задержки распространения сигнала до БС5. На этом режим синхронизации заканчивается.

Далее устройство переходит в режим обмена информацией, при котором информация с БС5 передается по КС4 на ПС2 и, аналогично, в обратном направлении.

Вся работа устройства производится в дуплексном режиме. ЦКУ6 обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, управления и коммутации, в которых нуждается ПС2 (управление вызовами и их маршрутизацию, коммутацию радиоканалов, "эстафетную передачу" ПС2 при перемещении ее из одной соты в другую, выход на городскую АТС). ЦКУ6 связан с БС5 интерфейсом.

Затем устройство снова переходит в режим синхронизации и повторяется процесс, описанный ранее. Период повторения режима синхронизации определяется максимальной скоростью перемещения ПС.

Работа предлагаемого устройства поясняется временными диаграммами, представленными на фиг.3.

Предлагаемое устройство реализуется на основе блоков, известных из технической литературы. Например, в качестве БОВЗ1 можно использовать двоичный счетчик на микросхеме 533ИЕ7, а в качестве ФУС3 - регистр сдвига на микросхеме 533ИР16. При этом использование регистра сдвига как ФУС3 связано с тем, что деление пополам времени задержки, определенное БОВЗ1, сводится в двоичной системе счисления, по сути, к сдвигу на один разряд вправо (в сторону младших разрядов).

Техническая эффективность предлагаемого способа и устройства синхронизации заключается в повышении пропускной способности таких систем связи с ВРК в сравнении с известными. Это объясняется тем, что в системах связи с ВРК при использовании данного метода синхронизации за счет уменьшения временной расстройки между сигналами синхронизации ПС и БС (путем введения упреждения синхросигналов ПС на время задержки распространения сигнала до БС) можно уменьшить защитный временной интервал между каналами.

Формула изобретения

1. Способ синхронизации с упреждением для системы подвижной радиосвязи, заключающийся в передаче от базовой станции (БС) к подвижной станции (ПС) с помощью импульсов цифрового сигнала, содержащего эталонную синхропосылку по времени, подстраивают по времени на ПС генераторы тактовых импульсов и синхропосылки синхронно с принятыми тактовыми импульсами и эталонной синхропосылкой, отличающийся тем, что передают от ПС к БС сигнал, содержащий синхропосылку, фиксируют на ПС момент передачи этого сигнала, а на БС этот сигнал ретранслируют, принимают на ПС ретранслированный сигнал и фиксируют момент его прима, вычисляют время прохождения сигнала, содержащего синхропосылку, от ПС до БС, устанавливают генераторы тактовых импульсов и синхропосылки с упреждением по отношению к тактовым импульсам и эталонной синхропосылке на время прохождения сигнала, содержащего синхропосылку, от ПС до БС.

2. Устройство для осуществления способа, содержащее подвижную станцию (ПС), связанную с базовой станцией (БС) каналом связи, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные блок определения времени задержки прохождения сигнала, содержащего синхропосылку, от ПС до БС и формирователь упреждающего сигнала, предназначенный для формирования упреждающего сигнала для установки генераторов тактовых импульсов и синхропосылки, расположенных на ПС, причем выход ПС подключен к входу блока определения времени задержки прохождения сигнала и ко второму входу формирователя упреждающего сигнала для передачи сигналов управления, выход которого соединен с входом ПС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3