FI86236C - Tidsanpassningslogik foer mobiltelefon i gsm-systemet. - Google Patents

Description

1 86236

Matkapuhelimen ajoituslogiikka GSM-järjestelmässä -Tidsanpassningslogik för mobiltelefon i GSM-systemet 5 Tämä keksintö koskee ajoituslogiikkaa, jolla voidaan toteuttaa GSM-matkapuhelimen synkronoituminen GSM-verkkoon ja ylläpitää synkronointia puhelimen kaikissa toimintatiloissa .

10 GSM poikkeaa nykyisin käytössä olevista matkapuhelinjärjestelmistä eniten juuri radiojärjestelmän osalta. Paitsi että radiotiellä sovelletaan täysin digitaalista siirtotekniikkaa käytetään tiedonsiirrossa myös aikajakokanavointia (TDMA). Radiojärjestelmän kanavat voidaan jakaa kahteen luokkaan: 15 liikennekanaviin (TCH, traffic channel), joilla välitetään puhetta ja käyttäjän dataa, sekä ohjauskanaviin (CCH, control channel). Ohjauskanavat voidaan puolestaan jakaa viiteen luokkaan, joista tämän keksinnön selostuksen yhteydessä viitataan lähinnä yleislähetyskanavaan (BCCH, broadcast 20 control channel), joka on yksisuuntainen kanava tukiasemalta . . (BS) liikkuvalle asemalle (MS) ja jolla lähetetään mm. synk- ronoitumis- ja taajuuskorjaustietoa, jonka avulla liikkuva ' asema lukittuu järjestelmään. Kanavarakenne koostuu peräk- · käisistä kehyksistä. Yksi TDMA-kehys sisältää 8 aikaväliä.

25 Yhden aikavälin kesto on noin 576,9 ms eli 156,25 bitin kesto. 26 tai 51 TDMA-kehystä muodostavat multikehyksen ja : : : vastaavasti 51 tai 26 multikehystä muodostavat ylikehyksen (=1326 TDMA-kehystä) ja lopuksi 2048 ylikehystä muodostavat hyperkehyksen (=2 715 648 TDMA-kehystä), jonka kesto on 3 30 h 28 min 53 s 760 ms. TDMA-kehykset on numeroitu juoksevasti ··· numerosta 0 numeroon 2 715 647 ja viimeisen numeron jälkeen numerointi alkaa uudelleen. Jokaisen TDMA-kehyksen aikävälin ·* . bitit lähetetään purskeena, joita on neljänlaisia ja joista : : : tukiaseman yleislähetyskanavalla BCCH lähettämää taajuuden- 35 korjauspursketta (FB) käytetään liikkuvan aseman taajuussyn- . Y kronointiin ja synkronontipursketta (SB) aikasynkronointiin.

Edellinen purske vastaa moduloimatonta kantoaaltoa ja jäl-’···’ kimmäiseen on sisällytetty mm. TDMA-kehysnumero (FN).

2 86236

Aikavälien, TDMA-kehyksien, liikennekanava TCH- ja ohjaus-kanava CCH-kehyksien ajoitus on suhteutettu yhteisiin lasku-reihin, jotka ovat käynnissä jatkuvasti riippumatta siitä, 5 lähettääkö tukiasema ja liikkuva asema vai ei. Toisin sanoen, kun liikkuva asema on määrittänyt näiden laskureiden oikean asetuksen, on sen kaikki toiminnot synkronoitu sillä hetkellä palvelevaan tukiasemaan. MS ajoittaa lähetyksensä tukiasemalle siltä vastaanottamiensa lähetysten perusteella. 10 Tukiasema lähettää jokaiselle liikkuvalle asemalle lähetyksen aikaistusarvon, jonka se on mitannut lähettämänsä ja vastaanottamansa signaalin etenemisviiveestä välillä BS-MS-BS. MS muuttaa ajoitustaan tämän mukaan, minkä tuloksena eri liikkuvilta asemilta tukiasemalle tulevat signaalit on 15 kompensoitu etenemisviiveen suhteen.

GSM-spesifikaation mukaan tukiaseman ja liikkuvan aseman lähettämien signaalien ajoitustilan määrävät neljännesbitti-laskuri QN, jonka laskentaväli on 0-624, bittilaskuri BN, 20 jonka laskentaväli on 0-156, aikavälilaskuri TN, jonka laskentaväli on 0-7 ja TDMA-kehysnumerolaskuri FN, jonka laskentaväli on 0-2 715 647. Näiden laskureiden alkuasetus-ehdotus ja inkrementointi on esitetty spesifikaatioissa samoin kuin ehdotus taltioida läheisten tukiasemien vastaa-25 vat arvot handover-tilannetta silmällä pitäen. Liikkuva : asema saa lähettää ainoastaan, jos sen kantoaaltotaajuus on sama kuin tukiaseman ja sen ajoitusero tukiasemaan nähden ei ylitä 2 mikrosekuntia. Ajoituseroa korjataan aika-aske-lin, joiden pituus vastaa 1/4 bitin kestoa ja säätö suorite-30 taan aikaportain, joka ei ole pienempi kuin 1 s eikä suurempi kuin 2 s, kunnes ajoitusero on pienempi kuin 1/2 bitin kesto.

Spesifikaatiot eivät anna tarkkoja ohjeita liikkuvan aseman 35 synkronoimiseksi GSM-verkkoon, vaan valmistajat voivat itse ratkaista synkronoimisongelman spesifikaatioiden puitteissa. Esillä oleva keksintö on eräs ratkaisu synkronoimisongel-·' maan. Keksinnön mukainen ajoituslogiikka koostuu rekiste- 3 86236 reistä ja laskureista ja sille on tunnusomaista, mitä on sanottu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti voittamalla ohei-5 siin kuviin, joissa kuva 1 esittää ajoituslogiikan lohkokaaviota, kuvat 2a ja 2b kuvaavat suhteellisen kehystahdin sijaintia absoluuttiseen kehystahtiin nähden, kun 10 vastaanottoaikaväli on 0 ja 3, ja kuvat 3a ja 3b kuvaavat kehysnumerolaskurin inkrementointia kuunteluaikavälin muuttuessa.

Tässä keksinnössä kuvattu ajoituslogiikka käyttää suhteel-15 lista kehystahtia. Tämä tarkoittaa sitä, että matkapuhelin näkee vastaanottoaikavälin aina aikavälinä 0 riippumatta siitä, mikä on absoluuttinen aikaväli, joka on tallennettuna tukiaseman ajoitusrekisteriin. Kuvassa 2a ja 2b on esitetty havainnollisesti, mitä suhteellinen kehystahti tarkoit-20 taa. Kuvassa 2a ja 2b tarkoittaa merkintä Rx vastaanottoai-. . kaväliä, Tx lähetysaikaväliä ja M monitorointiaikaväliä, ; ; jolloin matkapuhelin kuuntelee naapuritukiasemia. Kuvien 2a ja 2b ylempi aikaväli jatkumo kuvaa absoluuttista kehys-tahtia ja alempi suhteellista kehystahtia. Kehystahtien 25 pituus on siis 8 aikaväliä ja kuvissa kehystahdit on osoi- tettu nuolilla. Kuvassa 2a on vastaanottoaikaväli 0, jolloin tässä tapauksessa suhteellinen kehystahti on sama kuin absoluuttinen kehystahti. Kuvassa 2b onkin matkapuhelimen vastaanottoaikaväli Rx aikaväli n:o 3, joten suhteellinen 30 kehystahti, jota ajoituslogiikka käyttää, poikkeaa 3 aikavä-.···. liä absoluuttisesta kehys tahdista, joka on tallennettuna Γ! ainoastaan oman tukiaseman ajoitusrekisteriin.

v Kuvissa 3a ja 3b on esitetty havainnollisesti, miten kuunte- : * : 35 luaikavälien muutokset otetaan huomioon kehysnumeroiden - V laskennassa. Aikavälijatkumoiden yläpuolella oleva juokseva numerointi 0-7 kuvaa absoluuttista aikavälinumerointia, *"·’ joten väli 0-7 kuvaa yhtä absoluuttista kehystä. Puhelin ^ 86236 käyttää kuten edellä on todettu, suhteellista kehystahtia, jolloin sen kehysnumerolaskuria inkrementoidaan aina vas-taanottoaikavälin R alussa ja tätä inkrementointia kuvaavat alaspäin osoittavat nuolet. Kuvissa 3a ja 3b ylinnä oleva 5 kehyksen keston pituisten aikajanojen numerointi n, n+1, n+2 jne. kuvaa esim. absoluuttista kehysnumeroa. Jos nyt kehyksessä (kuva 3a), vastaanottoaikaväli muuttuu syystä tai toisesta pienemmästä suurempaan, esim. välistä n:o 0 väliin n:o 3 (kuva 3a), havaitaan, että kehysnumerolaskuri laskee 10 oikein muutoksesta huolimatta, mutta jos kuunteluaikaväli muuttuukin suuremmasta pienempään, esim. numerosta 4 numeroon 1 huomataan, että kehyksen n+2 aikana ei inkrementointia suoritettaisi lainkaan. Tällöin kehyksen n+3 kohdalla puhelimessa oleva kehysnumerolaskuri olisi jäänyt jälkeen 15 oikeasta kehysnumerosta. Tämän vuoksi kehyspituuden korjaus-kehyksen aikana suoritetaan ylimääräinen laskurin inkremen-tointi eli ylimääräinen kehyskeskeytys. Ylimääräinen kehys-keskeytys annetaan siis silloin, kun absoluuttinen kuuntelu-aikaväli R muuttuu negatiiviseen suuntaan, esimerkiksi 20 4-1, jolloin mennään eteenpäin ja "hypätään" yhden kehyk sen yli, kuten on havainnollisesti osoitettu kuvassa 3b. Tarkemmin tätä asiaa selostetaan jäljempänä.

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaisen ajoituslogiikan 25 laskureita ja rekistereitä lohkokaaviona. Kuten sivulla 2 on mainittu, tarvitsee liikkuva asema synkronoitumistaan : varten tiedon TDMA-kehysnumerosta FN (0-2 715 647), aikavä- linumerosta TN (0-7) ja neljännesbittinumerosta QN (0-624), joilla synkronointi voidaan suorittaa. Lisäksi handover-30 tilanteita varten tarvitaan vastaavat tiedot naapuritukiasemilta. Nämä tiedot puhelin saa tukiasemalta. Ajoituslogii-kassa käytetään neljää laskuria: kehyspituuslaskuria 2, . kehysnumerolaskuria 1, naapuritukiasemien ajoituserolaskuria 6 ja lähetyksen aikaistuksen ajoituslaskuria 7. Rekistereitä 35 on kuusi: kehyspituusrekisteri 3, johon mahtuu yksi TDMA-kehys eli 8 aikaväliä, joista kukin sisältää 156,25 bittiä, kehyspituuden korjausrekisteri 3, jonka maksimipituus on 2 TDMA-kehystä eli 16 aikaväliä, tukiasemien ajoituserorekis- 5 86236 teri, lähetyksen aikaistuksen ajoitusrekisteri 5, oman tukiaseman ajoitusrekisterit 10 ja naapuritukiasemien ajoi-tusrekisterit 9.

5 Mainittujen rekistereiden ja laskureiden keskinäinen perustoiminta ja keskinäinen yhteys on seuraava, viitataan edelleen kuvaan 1.

Kehysnumerolaskuri 1 laskee hyperkehykseen sisältyvien TDMA-10 kehysten juoksevaa absoluuttista kehysnumeroa FN, joka saa, kuten sivulla 2 on mainittu, arvot välillä 0-2 715 647. Kehysnumerolaskuria 1 inkrementoidaan jokaisen suhteellisen TDMA-kehyksen lopussa tulevalla ja kehyspituuslaskurilta 2 saatavalla kehyskeskeytyksellä tai sitä voidaan inkrementoi-15 da myös ylimääräisellä kehyskeskeytyksellä, joka generoidaan silloin, kun vastaanottoaikaväli muuttuu negatiiviseen suuntaan kuten jo edellä selostettiin kuviin 3a ja 3b liittyen. Tukiaseman vaihdon yhteydessä, handover-tilanteessa, uusi tukiasema ilmoittaa uuden kehysnumeron, joka tulee laskurin 20 arvoksi ja josta lähtien matkapuhelin laskee itse kehysnume-... roja.

• · ·

Kehyspituusrekisteriin 3 on ladattu aina normaali kehyspi- • tuus eli 8 x 156,25 bittiä. Rekisterin tarkkuus on 1/4 ...: 25 bittiä. Tämän rekisterin arvo ladataan kehyspituuslaskuriin 2 silloin, kun ajoituksessa ei tapahdu muutoksia.

Kehyspituuden korjausrekisteriin 4 ladataan korjauskehys, joka lasketaan ajoitusmuutoksesta. Kehyspituuden korjauske-30 hyksen pituus on kuunteluaikavälien ero, kun kuunteluaikavä-li vaihtuu. Esimerkiksi kuvan 3b tapauksessa kor jauskehys käsittää 13 aikaväliä eli 13 x 156,25 bittiä. Korjausrekis-. terin 4 maksimipituus on 2 kehystä ja sen arvo ladataan V kehyspituuslaskuriin 2 silloin, kun aikaväli muuttuu tai :*** 35 ajoitus liukuu yli spesifikaatiossa sallitun määrän.

• m « · ·

Kehyspituuslaskuriin 2 ladataan siis normaalisti kehyspi-tuusrekisterin 3 arvo ja, kun tapahtuu muutoksia, kehyspi- 6 86236 tuuden korjausrekisterin 4 arvo. Laskuri 2 laskee kehyksen pituuden 1/4 bitin tarkkuudella ja siitä saadaan siten myös 1/4 bitin tarkkuinen bittikello puhelimen muuhun käyttöön. Tämä tarkkuus on suurin tarkkuus, jonka GSM-spesifikaatio 5 vaatii. Kehyspituuslaskurin pituus on kaksi kehystä ja se generoi kehysnumerolaskurille 1 kehyskeskeytyksen ja inkre-mentoi siten tätä aina vuotaessaan yli. Kun nyt kehyspituus-laskuri 2 laskee kehyspituuden 1/4 bitin tarkkuudella ja inkrementoi kehysnumerolaskuria 1 niin, että kehysnumero 10 on oikea, merkitsee se sitä, että tarkka ajoitus on saavutettu. Kehyksen bittinumero BN voidaan laskea spesifikaation mukaan niin, että se on kokonaisosa jaosta QN/4 ja aikavä-lilaskuri TN inkrementoituu aina, kun QN muuttuu arvosta 624 arvoon 0.

15

Ajoituksen tulee säilyä myös silloin, kun tukiasema vaihtuu ja näitä ns. handover-tilanteita varten tarvitaan keksinnön mukaisesti naapuritukiasemien ajoitusrekisterit 9, tukiasemien ajoituserorekisteri 5 sekä naapuritukiasemien ajoi-20 tuserolaskuri 6. Tällaiseen handover-tilanteeseen liittyvää ajoitustoimintaa selostetaan nyt viitaten edelleen pääasias-; sa kuvaan 1. Kuvissa 2 ja 3 on aikavälillä M kuvattu aikaa, jolloin MS monitoroi naapuritukiasemia. MS skannaa kaikki lähetystaajuudet lävitse, mittaa kullakin taajuudella naapu-25 ritukiasemien kantoaaltojen signaalitason ja asettaa sen jälkeen 6 voimakkainta asemaa järjestykseen. Järjestykseen saattamisen jälkeen se vastaanottaa yleislähetyskanavalla tukiasemien tarvittavat järjestelmäparametrit synkronointi-ja BCCH-purskeesta. Liikkuva asema MS suorittaa jatkuvaa 30 järjestyksen päivitystä mittaamalla tehoa jatkuvasti ja tietyin väliajoin se vastaanottaa synkronointipurskeen.

! Kun mitattujen signaalitasojen joukkoon tulee signaalitaso, . joka ylittää muistissa pidetyn kuuden aseman alimman signaa litason ja on taajuudeltaan eri kuin jonkin muistissa pide-35 tyn kuuden aseman taajuus, tiedetään tällöin, että kyseessä on uusi naapuriasema ja tällöin aseman järjestystä päivitetään. Jos taajuus onkin sama kuin jonkin kuuden muistissa olevan aseman taajuus, saadaan dekoodaamalla synkronointi- ’ 86236 purske ja vertaamalla sitä samantaajuisen muistissa olevan aseman synkronointipurskeeseen selville, että kyseessä on uusi naapuriasema. Nämä asiat on selostettu tarkemmin GSM-järjestelmäspesifikaatiossa. Tällä tavalla ollaan valmiita 5 siirtymään minkä tahansa naapuritukiaseman kuuluvuusalueelle.

Tukiasemien ajoituserorekisteriin 5 talletetaan tieto oman tukiaseman ja naapuritukiaseman kehystahtien ajoituksen 10 erosta silloin, kun vastaanotetaan informaatiota naapuritukiasemasta. Se lataa ajoituseron naapuritukiasemien ajoi-tuserolaskuriin 6, joka laskee oman tukiaseman ja naapuritukiasemien TDMA-kehyksien ajoituseron ja tulostaa naapuri-solun kehyskeskeytyksen vuotaessaan yli. Keskeytys kertoo 15 sen hetken, jolloin naapuritukiaseman informaation vastaanotto aloitetaan.

Tukiasemien ajoituserorekisteriin 5 tallennetaan edellä sanotun mukaisesti tukiasemien ajoitusero. Se saadaan naapu-20 ritukiasemien ajoitusrekistereistä 9, jotka sisältävät . . naapuritukiasemiin liittyvää ajoitustietoa. Kuudesta voimak- . ; kaimmasta naapuritukiasemasta on pidettävä tallessa oman ja kunkin naapurin välinen ajoitusero sekä absoluuttisen kehysnumeron ero. Naapuritukiaseman absoluuttinen kehysnume-25 ro ja ajoitusero (oman tukiaseman kehyksen ja naapuritukiaseman kehyksen ero) saadaan monitorointiaikavälillä M vastaanotetusta informaatiosta, kuten edellä on kuvattu.

Jotta liikkuva asema MS voisi aloittaa lähetyksensä täsmäl-30 leen oikealla hetkellä, antaa lähetyksen aikaistuksen ajoi-tuslaskuri 7 lähetyksen aloituspulssin. Periaatteessa lasku-!'! ri aloittaa laskemisen kehyksen alussa ja laskee lähetysai- \ , kaväliin asti ja ottamalla huomioon lähetyksen aikaistusar- : von, joka saadaan mittauksesta "signaalin etenemisviive 35 välillä tukiasema - liikkuva asema - tukiasema", sekä puhe-. V limen oman logiikan viiveen laskee laskuri 7 lähetyksen ai- kaistusarvon ja vuotaessaan yli generoi lähetyksen aloitus- 8 86236 pulssin. Lähetyksen aloituspulssi kertoo lähetettävän bitti-jonon aloitushetken.

Aikaistusarvon ja viiveen lähetyksen aikaistuksen ajoitus-5 erolaskuri 7 saa lähetyksen aikaistuksen ajoitusrekisteristä 8, johon on tallennettuna lähetyksen aikaistusarvo, jolla tukiasema ohjaa matkapuhelimen lähetyshetkeä. Matkapuhelin lisää aikaistusarvoon lähetyslogiikkansa viiveen. Ajoitusre-kisteri 8 saa puolestaan lähetyksen aikaistusarvon oman 10 tukiaseman ajoitusrekistereistä 10. Nämä rekisterit sisältävät käytettävään tukiasemaan liittyvää ajoitustietoa. Lähetyksen aikaistusarvo tulee tukiasemalta (tukiasema lähettää joka 13. kehys) ja sitä säilytetään rekisterissä, kunnes tukiasema lähettää uuden arvon. Ajoitusrekistereistä 10 15 saatava vastaanottoaikaväli kertoo absoluuttisen vastaanot-toaikavälin, jota käytetään suhteellisen ajoituksen perustana. Se pidetään tallessa oraan tukiaseman ajoitusrekisteris-sä.

20 Edellä on selostettu lyhyesti keksinnön mukaisessa ajoituksessa tarvittavia laskureita ja rekistereitä. Seuraavassa : kuvataan yksityiskohtaisemmin niiden toimintaa puhelimen eri toimintatiloissa. Näitä toimintatiloja ovat: 1) alkusynkronointi, jossa matkapuhelin synkronoituu GSM-25 verkkoon, 2) kuuntelutila, jossa matkapuhelin kuuntelee verkosta tulevaa yhteyskutsua, 3) puhelun muodostus, jossa puheyhteys muodostetaan ja 4) aktiivitila, jossa puhelu on käynnissä.

30

Alkusynkronoinnissa tehdään seuraavat operaatiot: kanavien : haku, jossa mitataan GSM-verkon kaikkien taajuuksien sig- naalinvoimakkuus ja asetetaan ne suuruusjärjestykseen, PSW-haku (pure sine wave), jossa haetaan yhdeltä kanavalta sen 35 kehysrakenteessa esiintyvä siniaaltokehys, synkronointi-kehyksen haku, jossa haetaan kehysrakenteessa esiintyvä synkronointikehys ja BCCH-datan vastaanotto, jossa otetaan verkosta vastaan järjestelmäparametrit.

9 86236

Kytkettäessä sähköt puhelimeen alustetaan aluksi kaikki ajoitusrekisterit. Kanavien haun ja PSW-haun aikana käytetään alustusarvoja eli kehyspituuslaskuri 2 ladataan kehys-5 pituusrekisteristä 3, jossa on normaali kehyspituus. Kun kanavat on asetettu signaalivoimakkuuksien mukaiseen suuruus järjesteykseen, haetaan voimakkaimmalta kanavalta sini-aaltokehys (PSW-kehys), jonka paikasta voidaan laskea karkea kehystahti. Tällöin kirjoitetaan kehyspituuslaskuriin 2 10 kehyspituuden korjausrekisteristä 4 korjauskehys, jolla korjataan ajoitus karkeasti kohdalleen. Ajoitustarkkuus on tässä vaiheessa muutaman bitin luokkaa riippuen käytetystä laskenta-algoritmista. Tarkka ajoitus voidaan laskea samalta voimakkaimman signaalin omaavalta tukiasemalta vastaanote-15 tusta synkronointikehyksestä. Synkronointikehyksessä on pitkä opetusjakso (tunnettu bittijono), jota korreloimalla saadaan ajoitus 1/4 bitin tarkkuudella. Tarkan ajoituksen korjauskehys ladataan kehyspituuden korjausrekisterin 4 kautta kehyspituuslaskuriin 2. Synkronointikehyksen vastaan-20 oton jälkeen on matkapuhelin synkronoitunut tarkasti (1/4 bitin tarkkuudella) verkkoon. Synkronointikehyksestä laske-:Y: taan myös absoluuttinen kehysnumero FN, joka ladataan kehys- ;; · numerolaskuriin 1. BCCH-datan vastaanotto vaikuttaa ajoituk- seen sikäli, että siitä saadaan selville, onko tukiasema, 25 johon synkronoituminen on tehty, sallittu tukiasema kysei-Ύ selle matkapuhelimelle vai onko synkronoitumisproseduuri aloitettava uudelleen seuraavaksi voimakkaimpaan tukiasemaan. BCCH-datan vastaanotossa käytetään tarkkaa ajoitusta.

30 Kun alkusynkronointi on suoritettu, ja jos puhelua ei muodosteta välittömästi, on puhelin kuuntelutilassa, jossa se kuuntelee verkosta tulevaa yhteyskutsua. Myös puheluiden ; välillä puhelin on tässä tilassa. Ajoituksen kannalta kuun- telutilassa on seuraavat operaatiot: tarkan ajoituksen m » · 35 korjaus, aikavälin muutos, naapuritukiasemien signaalivoi- '*·' makkuuksien, synkronointikehyksen ja BCCH-datan vastaanotto : sekä tukiaseman vaihto.

» « · !o 8623 6

Tarkan ajoituksen korjaus on GSM-spesifikaation mukaisesti suoritettava, jos ajoitus liukuu yli kaksi mikrosekuntia (puoli bittiä) pois nykyisestä arvostaan. Liukuma mitataan keskiarvo!stamalla vakioaika vastaanotettujen purskeiden 5 opetusjaksojen impulssivasteiden energiamaksimien paikkoja. Jos keskiarvo poikkeaa yli 1/2 bittiä nykyisestä ajoitusar-vosta, tehdään ajoituskorjaus. Korjaus tehdään lataamalla 1-2 sekunnin välein kehyspituuden korjausrekisteriin 4 korjauskehys, joka korjaa ajoitusta 1/4 bittiä. Korjauske-10 hyksiä käytetään, kunnes ajoitusvirhe on jälleen alle 1/2 bittiä.

Kuuntelut!lassa operaatio aikavälin muutos tarkoittaa suhteellisen kehystahdin muuttamista. Suhteellinen kehys laske-15 taan alkavaksi kuunteluaikavälin alusta, kuten edellä sivuilla 3 ja 4 on selostettu. Jos kuunteluaikaväli muuttuu suuremmaksi, tehdään ajoituskorjaus lataamalla korjauskehys kehyspituuden korjausrekisterin 4 kautta kehyspituuslaskuriin 2, joka muuttaa ajoituksen ja suhteellisen kehystahdin 20 uutta kuunteluaikaväliä vastaavaksi. Jos aikaväli muuttuu suuremmasta pienemmäksi, hypätään yhden kehyksen yli. Tällöin korjauskehyksen pituudessa on huomioitava yhden kehyksen yli hyppääminen. Kehyksen yli hypättäessä on ajoituslo-·. giikalle generoitava ylimääräinen kehyskeskeytys, jotta 25 absoluuttista kehysnumeroa FN laskeva kehysnumerolaskuri 1 pysyisi oikeassa arvossa. Tätä asiaa on selostettu edellä ' sivulla 4 kuviin 3a ja 3b viitaten. Vastaanottoaikavälin muuttuessa talletetaan absoluuttinen vastaanottoaikaväli oman tukiaseman ajoitusrekisteriin 10.

30

Kolmannessa kuuntelutilan operaatiossa eli mitattaessa naapuritukiasemien signaalinvoimakkuuksia käytetään samaa ajoitusta. GSM-spesifikaatioiden mukaan on kuudelta voimak-kaimmalta naapurilta vastaanotettava myös synkronointikehys 35 ja BCCH-dataa. Synkronointikehystä vastaanotettaessa haetaan ensin naapuritukiaseman siniaaltokehys, PSW-kehys, käyttä-: en oman tukiaseman ajoitusta. PSW-kehyksen paikasta saadaan selville naapuritukiaseman karkea ajoitus. Oman tukiaseman 11 86236 tarkan ajoituksen ja naapuritukiaseman karkean ajoituksen ero ladataan tukiasemien ajoituserorekisteriin 5, joka lataa sen naapuritukiasemien ajoituserolaskuriin 6. Vastaanotettaessa naapuritukiaseman synkronointiaikaväliä tukiasemien 5 ajoituserolaskuri 6 generoi ajoituseron perusteella naapu-risolun kehyskeskeytyksen hetkellä, jolloin naapuritukiaseman synkronointikehyksen vastaanotto aloitetaan. Synk-ronointikehyksestä saadaan tarkka ero naapuritukiaseman ja oman tukiaseman väliselle ajoitukselle. Tämä tukiasemien 10 välinen tarkka ajoitusero ladataan tukiasemien ajoituserore-kisteriin 5 ja sieltä tukiasemien ajoituserolaskuriin 6.

Tämä laskuri 6 generoi naapurisolun kehyskeskeytyksen, joka kertoo BCCH-datan vastaanoton aloitushetken. Tukiasemien välinen ajoitusero talletetaan myös naapuritukiasemien 15 ajoitusrekisteriin 9. Vastaanotetusta synkronointikehyksestä lasketaan myös kehysnumeroero oman ja naapuritukiaseman kehysnumeroiden välillä ja talletetaan se naapuritukiasemien ajoitusrekisteriin 9. Tämä proseduuri tehdään kaikille kuudelle voimakkaimmalle naapurille. Kun kuuden voimakkaim-20 man naapuritukiaseman joukkoon tulee uusi tukiasema, vastaanotetaan sen synkronointi- ja BCCH-kehykset ja lasketaan : : : sille tukiasemien välinen ajoitusero ja kehysnumeroero edellä kuvatun proseduurin mukaisesti.

* · »· » 25 Tukiasemaa vaihdetaan, kun matkapuhelimen liikkuessa jokin .···, naapuri tukiasemista tulee paremmaksi kuin nykyinen oma tukiasema. Ajoituksessa tämä tarkoittaa sitä, että naapuri-tukiaseman ajoituseron perusteella lasketaan kehyspituuden korjauskehys, jolla tehdään ajoituskorjaus tukiaseman vaih-30 don yhteydessä. Vastaavasti tukiasemien kehysnumeroeron perusteella lasketaan uuden tukiaseman absoluuttinen kehys-' numero FN, joka ladataan kehysnumerolaskuriin 1. Koska :Y entisestä omasta tukiasemasta tulee tukiaseman vaihdossa • uusi naapuritukiasema, on sen ajoitusero ja kehysnumeroero • · 35 uuteen omaan tukiasemaan laskettava. Käytännössä tämä teh-dään komplementoimalla ajoitus- ja kehysnumeroero ja liit-: : . tämällä ne entiseen omaan tukiasemaan.

12 86236

Edellä on selostettu ajoitusta alkusynkronoinnissa ja kuun-telutilassa. Kolmanneksi selostetaan nyt keksinnön mukaisen ajoituslogiikan toimintaa puhelun muodostuksessa. Ajoituksen kannalta puhelun muodostuksessa on seuraavat operaatiot: 5 tarkan ajoituksen korjaus, aikavälin muutos, lähetyksen ajoitus, naapuritukiasemien signaalinvoimakkuuksien ja synkronointikehyksen vastaanotto sekä tukiaseman vaihto.

Tarkan ajoituksen korjaus ja aikavälin muutos tehdään kuten 10 edellisessä kappaleessa on kuuntelutilan kuvauksen yhteydessä selitetty.

Lähetyksen aikaistusta käytetään, koska matkapuhelimen etäisyys tukiasemasta muuttuu jatkuvasti ja tukiasema korjaa 15 liikkeestä johtuvan ajoitusmuutoksen lähetyksen aikaistusar-volla. Lähetettäessä ensimmäisen kerran dataa tukiasemalle matkapuhelin käyttää lähetyksen aikaistusarvoa 0. Vastaanotettuaan ensimmäisen matkapuhelimen lähettämän datapurs-keen tukiasema BS mittaa lähetyksen aikaistusarvon ja lähet-20 tää sen matkapuhelimelle ohjauskehyksessään. Lähetyksen aikaistusarvo + lähetyslogiikan viiveen korjausarvo kirjoi-: tetaan lähetyksen aikaistuksen ajoitusrekisteriin 8, joka • lataa sen lähetyksen aikaistuksen ajoituslaskuriin 7. Ajoi tus laskuri 7 laskee aikaistusarvon ja generoi lähetyksen 25 aloituspulssin hetkellä, jolloin lähetys on aloitettava.

Lähetyksen aikaistusarvo talletetaan oman tukiaseman ajoi-tusrekisteriin 10. Kun tukiasema lähettää uuden lähetyksen aikaistusarvon, korjataan lähetyksen aikaistuksen ajoitusre-kisterin 8 sisältöä ja talletetaan uusi aikaistusarvo oman 30 tukiaseman ajoitusrekisteriin 10.

Puhelun muodostuksen aikana naapuritukiasemien signaalinvoimakkuuksien mittaus ja kuuden voimakkaimman naapurin synkronointikehyksen vastaanotto tehdään kuten jo edellisessä 35 kappaleessa on kuvattu.

Puhelun muodostuksen aikana tukiaseman vaihto tehdään kuten edellä on kuvattu.

i3 86236

Neljännessä toimintatilassa eli aktiivitilassa sisältää keksinnön mukainen ajoituslogiikka ajoituksen kannalta seuraavat operaatiot: tarkan ajoituksen korjaus, aikavälin 5 muutos, lähetyksen ajoitus, naapuritukiasemien signaalinvoi-makkuuksien ja synkronointikehyksen vastaanotto sekä tukiaseman vaihto.

Nämä operaatiot eivät poikkea siitä, mitä on jo edellä 10 kuvattu alkusynkronoinnin, kuuntelutilan ja puhelun muodostuksen yhteydessä, joten ne ovat ammattimiehelle selviä, eikä niitä kuvata tässä tarkemmin uudelleen.

Edellä kuvatulla tavalla voidaan toteuttaa GSM-matkapuheli-15 men ajoitustoiminnot ja toiminta verkossa kaikissa toimintatiloissa. Keksinnön mukainen ajoituslogiikka voidaan toteuttaa joko ohjelmallisesti tai laitteistoratkaisuna. Ohjelmallisen ratkaisun etu on joustavuus, mutta se kuormittaa suuresti prosessoria, jolla ajoitus olisi toteutettava. Lait-20 teistoratkaisun etuna olisi pieni koko ja tehonkulutus, mutta haittanan kalliit muutoskustannukset. Laitteistoratkaisu voidaan tehdä helposti osaksi VLSI-piiriä. Keksinnön •Y1 mukaisen ajoituslogiikan modulaarisen luonteen vuoksi se voidaan toteuttaa laitteistoratkaisun ja ohjelmallisen 25 ratkaisun yhdistelmänä, jolloin voidaan yhdistää molempien Y hyviä puolia.

* » » · • · · · » « »

Claims (7)

1. Ajoituslogiikka GSM-järjestelmän matkapuhelimessa, jossa järjestelmässä käytetään aikajakokanavointia ja kana-varakenne koostuu peräkkäisistä numeroiduista 8 aikavälin

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ajoituslogiikka, tunnet-30 tu siitä, että kehyspituuden korjausrekisteriä (4) käytetään ajoituksen muuttamiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ajoituslogiikka, tunnettu siitä, että jos vastaanottoaikaväli (Rx) muuttuu suurem- 35 masta pienemmäksi inkrementoidaan kehysnumerolaskuria (1) kehyspituuden korjauskehyksen aikana. 15 86236

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ajoituslogiikka, tunnettu siitä, että vähintään kuuden voimakkaimman naapuritu-kiaseman ajoitusero ja kehysnumeroero omaan tukiasemaan nähden lasketaan siten, että taajuuskorjauspurskeeksi saatu 5 ajoituseron karkea arvo ladataan tukiaseman ajoituserorekis-teristä (5) naapuritukiasemien ajoituserolaskuriin (6), joka vastaanotettaessa kunkin naapuritukiaseman dataa generoi kehyskeskeytyksen naapuritukiaseman synkronointikehyksen vastaanottohetkellä ja synkronointikehyksestä lasketaan 10 mainittu ajoitusero ja kehysnumeroero, jotka tallennetaan tukiasemien ajoituserorekisteriin (5) ja naapuritukiasemien ajoitusrekisteriin (9).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen ajoituslogiikka, tunnet-15 tu siitä, että tukiasemaa vaihdettaessa lasketaan naapuritukiasemien ajoitusrekisteriin (9) tallennetun ajoituseron perusteella kehyspituuden korjauskehys, joka ladataan kehys-pituuden korjausrekisteriin (4) ja tukiasemien kehysnume-roerosta lasketaan uusi kehysnumero asetettavaksi kehysnume- 20 rolaskuriin (1). • « • · · * 4

5 TDMA-kehyksistä ja tukiasema lähettää matkapuhelinkohtaises-ti lähetyksen aikaistusarvon ja yleislähetyskanavalla taa-juudenkorjauspurskeen, synkronointipurskeen sekä järjestelmä parametri t , tunnettu siitä, että logiikkaan kuuluu - kehyspituuslaskuri (2), joka vuotaessaan yli inkremen-10 toi kehysnumerolaskuria (1) ja johon ladataan normaalin kehyspituuden sisältävän kehyspituusrekisterin (3) tai korjausrekisterin (4) arvo, - naapuritukiasemien ajoitusrekisteri (9), johon on tallennettu oman tukiaseman ja vähintään kuuden naapuritukiase- 15 man kehysnumeron ero sekä kehystahtien ajoitusero ja josta yhden kehystahdin ajoituseron arvo kerrallaan ladataan tukiasemien ajoituserorekisteriin (5) ja siitä edelleen naapuritukiasemien ajoituserolaskuriin (6), joka vuotaessaan yli ilmaisee hetken, josta naapuritukiaseman synkronointike-20 hyksen tai BCCH-datan vastaanotto aloitetaan, - oman tukiaseman ajoitusrekisterit (10), joihin on tallennettu oman tukiaseman ilmoittama lähetyksen aikaistusarvo sekä absoluuttisen vastaanottoaikavälin arvo ja joista aikaistusarvo ladataan lähetyksen aikaistuksen ajoitusrekis- 25 teriin (8), josta se ladataan lähetyksen aikaistuksen ajoi-tuslaskuriin (7), joka vuotaessaan yli antaa lähetyksen aloituspulssin.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen a joituslogiikka, tun- - nettu siitä, että tukiaseman lähettämä aikaistusarvo tallen- ! netaan oman tukiaseman ajoitusrekisteriin (10), josta se 25 ladataan lähetyksen aikaistuksen ajoitusrekisteriiin (7), '···’ jonka sisältö ladataan sitten lähetyksen aikaistuksen ajoi- tuslaskuriin (7), joka generoi lähetyksen aloituspulssin.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ajoituslogiikka, tunnet-30 tu siitä, että ajoituksessa käytetään suhteellista kehystah- tia, jolloin a joituslogiikka pitää vastaanottoaikavälin (Rx) aina aikavälinä 0 riippumatta siitä, mikä on sen absoluutti- • · nen aikaväli. • · · • · 16 86236