HU222457B1 - Eljárás és elrendezés helyzetmeghatározáshoz mobilállomásokkal - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás hordozható rádió adó-vevők vagy mobilállomások helyzetének meghatározásához egy cel- lulárisan felépítettmobil adó-vevő hálózatban. A találmány szerinti eljárás során a mobilállomásokkal a hálózaton belül használt funkciók mellett ahelyzetmeghatározáshoz olyan adók (2) jeleit értékelik ki, amely adók(2) egy-egy térben korlátozott triggercellát (UBC) alkotnak. Atalálmány értelmében a mobil állomásokkal összehasonlítják azt azinformációt, amelyet az egyes triggercellák (UBC) felé a hozzájukrendelt adók (2) sugároznak ki, azzal az egyes trig- gercellákra (UBC)vonatkozó információval, amelyet a mobilhálózaton keresztül sugároznakki, és a triggercellák (UBC) információit csak akkor használják felhelyzetmeghatározáshoz, ha az információk egyeznek. A találmány tárgyamég elrendezés a találmány szerinti eljárás végrehajtására. Azelrendezésben alkalmazott mobil állomások eszközzel vannak ellátvaannak az első információnak az összehasonlításához, amely elsőinformációt az egyes triggercellák (UBC) felé a hozzájuk rendelt adók(2) sugároznak ki, azzal az egyes triggercellákra (UBC) vo- natkozómásodik információval, amely második információt a mobilhálózatonkeresztül sugároznak ki, és a trigger- cellák (UBC) információit csakakkor használják fel helyzetmeghatározáshoz, ha az első és másodikinformációk egyeznek. A találmány tárgya még olyan eljárás járművek(5) helyzetének meghatározására, amelyek egy közlekedési útvonalon (4)tartózkodnak. Ennél az eljárásnál a járművekben (5) elhelyezettvevővel a közlekedési út (4) szakaszain elhelyezett adók (2) jeleitveszik, amely jelek az egyes adók (2) azonosításához való információttartalmaznak. A találmány szerint helyzetmeghatározást csak akkorvégeznek, ha kettő egymáshoz rendelt adó (2) jeleit veszik, és ha avett jelekből olyan információt tudnak kivonni, hogy az egymáshozrendelt adók (2) helyzete a közlekedési út (4) két oldalán van. ŕ

Description

A leírás terjedelme 22 oldal (ezen belül 10 lap ábra)

HU 222 457 Bl zaton keresztül sugároznak ki, és a triggercellák (UBC) információit csak akkor használják fel helyzetmeghatározáshoz, ha az információk egyeznek.

A találmány tárgya még elrendezés a találmány szerinti eljárás végrehajtására. Az elrendezésben alkalmazott mobil állomások eszközzel vannak ellátva annak az első információnak az összehasonlításához, amely első információt az egyes triggercellák (UBC) felé a hozzájuk rendelt adók (2) sugároznak ki, azzal az egyes triggercellákra (UBC) vonatkozó második információval, amely második információt a mobilhálózaton keresztül sugároznak ki, és a triggercellák (UBC) információit csak akkor használják fel helyzetmeghatározáshoz, ha az első és második információk egyeznek.

A találmány tárgya még olyan eljárás járművek (5) helyzetének meghatározására, amelyek egy közlekedési útvonalon (4) tartózkodnak. Ennél az eljárásnál a járművekben (5) elhelyezett vevővel a közlekedési út (4) szakaszain elhelyezett adók (2) jeleit veszik, amely jelek az egyes adók (2) azonosításához való információt tartalmaznak. A találmány szerint helyzetmeghatározást csak akkor végeznek, ha kettő egymáshoz rendelt adó (2) jeleit veszik, és ha a vett jelekből olyan információt tudnak kivonni, hogy az egymáshoz rendelt adók (2) helyzete a közlekedési út (4) két oldalán van.

A találmány tárgya eljárás és elrendezés mobil állomások helyzetének meghatározáshoz egy cellulárisan felépített mobil adó-vevő hálózatban (a továbbiakban mo- 20 bilhálózat). Mobilállomás alatt a továbbiakban általánosan mobil (tkp. hordozható) rádió adó-vevőket értünk.

Az utak, különösen autópályák használatáért felszámított díjak (sorompópénz) szedésének különböző eljá- 25 rásai ismertek. Eddig általánosan csak a díjszedő állomások terjedtek el, amelyek mellett a járművek megállnak, és a díj lerovása után ráhajthatnak a díjköteles útszakaszra. Erős forgalmú utaknál ez a módszer több egymás melletti díjszedő állomás alkalmazása esetén is 30 torlódásokat okoz. Azok a megoldások is csak korlátozottan képesek ezen a helyzeten segíteni, amelyeknél lassú elhaladás közben egy nagy tölcsérbe megfelelő számú pénzérmét kell bedobni.

Ismertté váltak még más eljárások úthasználati dí- 35 jak automatikus megállapítására és beszedésére. Az NTZ című kiadványban [46. kötet, (1993) 4. füzet] „Automatikus közlekedési díjszedés a jövőben” címmel megjelent írásból olyan eljárás ismerhető meg, amelynél a díjmegállapító helyeken a jármű és a díjmegállapí- 40 tó hely közötti kommunikációt lehetővé tevő berendezések vannak felszerelve.

Az ilyen rendszereknél nagyon nagy jelentősége van a helyzetmeghatározásnak, vagyis annak a ténynek a megállapításának, hogy egy jármű elhaladt-e egy díj- 45 megállapító hely mellett, azaz egy díjköteles útszakaszon tartózkodik-e. A helyzetmeghatározáshoz ismertek olyan figyelőrendszerek, amelyek infravörös fénnyel vagy mikrohullámmal működnek. Ezeknél az adásvétel kizárólag a helyzetmeghatározást szolgálja, és rendsze- 50 rint jelentős többletszerkezeteket és -beruházásokat igényelnek.

Az 1993. 08. 20-án megjelent VDI Nachrichten című kiadványban (2-3. oldal) ismertetett díjmegállapító rendszer a járművek helyzetének meghatározásához 55 GPS-rendszert (úgynevezett globális helymeghatározó rendszer, Global Positioning System) vesz igénybe, amely önmagában ismert módon műholdak segítségével határozza meg a vevő helyzetét. Eltekintve most attól, hogy a díjmegállapítás céljára a GPS-rendszer nem 60 nyújt elegendő pontosságot, a GPS-rendszerrel történő helyzetmeghatározás a járművekben további jelentős ráfordítást igényel.

A WO 92/02104 számú nemzetközi közzétételi irat olyan rendszert ismertet, amely több bázisállomásból és mobil adó-vevő készülékből álló hálózatot alkalmaz. Ez a rendszer olyan mobilhálózatot képez, aminek különböző méretű, úgynevezett makro- és mikrocellái vannak. Annak érdekében, hogy a hálózatban mozgó mobilállomásoknál a cellaváltás (úgynevezett hand-over) zavartalan legyen, a cellák szélén jeladók vannak elhelyezve, amelyek jelzik a mobil állomás számára azt, hogy közeledik a cellahatár, és ezért cellaváltásra kell felkészülni. A jeladók például forgalmas útkereszteződéseknél vannak elhelyezve, mivel az ilyen utak mentén előre látható, hogy a gépjárművek folyamatos mozgása miatt gyakori cellaváltásra van szükség. A hálózat segítségével ilyen módon megállapítható a mobil adó-vevő készülék közelítő pontosságú helyzete is. Ez az ismert rendszer azonban a viszonylag sűrűn felállított jeladók ellenére sem nyújt kielégítő pontosságot ahhoz, hogy azt útdíjbeszedő rendszerként használva, megfelelő biztonsággal legyenek elkerülhetőek a téves díjleemelések, ugyanis a rendszer alapjában véve nem vizsgálja, hogy egy gépjármű ténylegesen egy adott úton halad-e, vagy csupán azzal párhuzamosan.

Ismert továbbá a JP 04 030298 számú iratból egy olyan rendszer, amely egy jármű helyzetének figyelésére szolgál. A járműben fel van szerelve egy információt továbbító eszköz (adó), amely a járműre jellemző jeleket ad. Ezeket a jeleket speciális vevőállomások veszik, és kiértékelik. A vevőállomások az út mentén vannak elhelyezve. Az alkalmazott hálózat nem működik együtt egy további mobil adó-vevő hálózattal.

Ezért a jelen találmány célja egy olyan helyzetmeghatározási eljárás megadása, amivel a mobilkészülékek és ezáltal járművek helyzete megbízhatóan állapítható meg, és a lehetőségekhez mérten az infrastruktúra és a járműberendezések tekintetében csekély ráfordítást igényel.

A találmány értelmében a fenti feladatot olyan eljárással oldjuk meg, amelynél a mobil állomásokkal a hálózaton belül használt funkciók mellett a helyzetmegha2

HU 222 457 BI tarozáshoz olyan adók jeleit értékeljük ki, amely adók egy-egy térben korlátozott triggercellát (úgynevezett underlay broadcast cell) alkotnak. A találmány értelmében a mobil állomásokkal összehasonlítjuk azt az információt, amelyet az egyes triggercellák felé a hozzájuk rendelt adók sugároznak ki, azzal az egyes triggercellákra vonatkozó információval, amelyet a mobilhálózaton keresztül sugárzunk ki. A triggercellák információit csak akkor használjuk fel helyzetmeghatározáshoz, ha az információk egyeznek.

A találmány egyik előnye abban jelentkezik, hogy egy már adott mobilhálózat egyidejűleg a helyzetmeghatározás funkcióját is elláthatja. Előnyösen a találmány szerinti eljárást egy GSM-hálózattal lehet alkalmazni, azonban nem kizárt egy más specifikációjú, cellulárisan felépített mobilhálózat alkalmazása sem. A találmány szerinti eljáráshoz infrastrukturális szempontból csak egyszerű adókat kell telepíteni a közlekedési utak, különösen az autópályák szélén. Ezáltal jelentős infrastrukturális költségek takaríthatok meg. A járművekben a mobil állomásokat néhány szoftverfunkcióval kell csak kiegészíteni, amelyek lehetővé teszik például az együttes telefonálást és helyzetmeghatározást. A mobil állomásokat kedvező áron állítják elő nagy darabszámban, és ez könnyen megvalósítható a találmány szerinti eljárás végrehajtásához továbbfejlesztett mobil állomásokkal is. Ugyanakkor alkalmazhatóak olyan mobil állomások is, amelyek nem telefonáláshoz, hanem kizárólag helyzetmeghatározáshoz varnak kiképezve, és ezáltal megtakarítható a telefonálási funkciókhoz szükséges ráfordítás.

A GSM-hálózatban nem kritikus a hatótávolság, és az átviteli eljárás 300 km/óra feletti járműsebességekhez van méretezve. Ezáltal kedvező áron építhető fel egy olyan hálózat, amiben az autópályadíj megállapítása a találmány szerinti eljárással történik.

A találmány tárgya még ennek megfelelően egy olyan elrendezés mobil állomások helyzetének meghatározásához egy cellulárisan felépített mobil adó-vevő hálózatban, amelynél a mobil állomások a hálózaton belül használt funkciók mellett a helyzetmeghatározáshoz a hálózat saját adói mellett további adók jeleit értékelik ki. Ezek a további adók egy-egy térben korlátozott triggercellát (underlay broadcast cell) alkotnak.

A találmány értelmében a mobil állomások eszközzel vannak ellátva annak az első információnak az összehasonlításához, amely első információt az egyes triggercellák felé a hozzájuk rendelt adók sugároznak ki, azzal az egyes triggercellákra vonatkozó második információval, amely második információt a mobilhálózaton keresztül sugároznak ki, és a triggercellák információit csak akkor használják fel helyzetmeghatározáshoz, ha az első és második információk egyeznek.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös továbbfejlesztésénél a mobil állomásokkal közöljük a mobil adóvevő hálózaton keresztül normál adó üzemmódban a triggercellák frekvenciáit. Ezzel előnyösen kihasználható a celluláris felépítésű adó-vevő hálózat azon képessége, hogy egy-egy mobil állomást hozzárendeljen egy cellához, és ezzel hozzávetőlegesen meghatározható legyen a mobil állomás pillanatnyi tartózkodási helye. Ennél a továbbfejlesztett változatnál a mobil állomásnak nem kell az összes olyan triggercella-frekvenciát végignéznie, amelyeket az adott díjszedő területen alkalmazunk.

A találmány szerinti eljárás egy további célszerű megvalósítása során a mobil állomásokkal az egyes triggercellák térerősségét a helyzetmeghatározáshoz kiértékeljük. Célszerűen a mobil állomásokkal legalább két térerősségszintet különböztetünk meg.

Amennyiben az egyes triggercellákat különböző térerőszinteken működtetjük, akkor célszerű, ha a triggercellák számára releváns térerősségszintet vagy -szinteket a mobil adó-vevő hálózaton keresztül normál adó üzemmódban továbbítjuk.

Egy további alkalmas megvalósításnál a mobil állomásokkal a triggercellák frekvenciáit rendszeresen letapogatjuk, és az egyik frekvenciát gyakrabban tapogatjuk le, ha a vételi szint egy első, előre megadott térerőszintnél nagyobb.

Ennél a megvalósításnál egyrészt biztosítva van az, hogy kellően gyakran letapogassuk azoknak a triggercelláknak a frekvenciáit, amelyekhez a jármű valószínűleg közeledik. Másrészt egy triggercella környezetében az adott triggercella frekvenciáját elég gyakran letapogatjuk ahhoz, hogy az áthaladás rövid időtartama alatt lehetővé váljon a vett információ kiértékelése. Ennek megfelelően egy továbbfejlesztett előnyös változatnál azzal érünk el pontos helymeghatározást, hogy a mobil állomásokkal a triggercellák frekvenciáit rendszeresen letapogatjuk, és a vett információt kiértékeljük, ha a vételi szint egy első, előre megadott térerőszintnél nagyobb.

A helyzetmeghatározás biztonságának további növelése és a haladási irány megállapítása azzal érhető el, hogy több adó jeleinek kiértékelésével kapott eredményeket egymással összekapcsoljuk.

A mobil állomások egyszerűsítéséhez jelentősen hozzájárul, ha a triggercellák adóival olyan jeleket adunk, amelyek egyes, a GSM-szabvány fizikai rétegének megfelelő sorozatokból vagy burst-ökből állnak. Előnyösen váltva frekvenciakorrekció-sorozatokat és a triggercellára vonatkozó információsorozatokat adunk.

A találmány még úgy fejleszthető tovább, hogy az adókkal egy díjmegállapítás szempontjából irányadó díjmegállapító hely azonosítóját tartalmazó jeleket adunk. Ezáltal kifogástalanul végezhető helyzetmeghatározás. Amennyiben egy díjmegállapító hely több triggercellából áll, akkor a mobil állomásokban továbbra is lehetővé kell tenni a megfelelő kiértékelést. Ezért előnyösen arra az esetre, amikor több triggercella képez egy, a díjmegállapítás szempontjából irányadó díjmegállapító helyet, az egyes triggercelláknak a díjmegállapító helyhez képest vett hovatartozását jelző számot tartalmazó jeleket adunk.

A díjköteles közlekedési utaknál végzett díjmegállapítás általánosságban is ellenőrzésre szorul. Ennek során meg kell állapítani, hogy a közlekedési utat használójárműveken előtte megtörtént-e a díjmegállapítás. Ehhez különféle eljárások váltak ismertté, többek között

HU 222 457 Β1 olyanok is, amelyeknél az utat jogosan használó járművek megfelelő jeleket adnak le. Ezért a találmány szerinti eljárásnál is célszerűnek bizonyulhat, ha a vonatkozó díjmegállapító helyen a díjmegállapítás ellenőrzését jelző információt tartalmazó jeleket adunk.

A díjmegállapításnál fellépő esetleges hibák elkerülése érdekében meg kell különböztetni, hogy egy jármű a díjköteles útszakaszon, vagy egy másik, annak közvetlen közelében húzódó párhuzamos úton halad-e. Ez a találmány szerint egy olyan, a találmány szerinti eljárást végrehajtó elrendezéssel valósítható meg, amelynél egy díjmegállapító helyet képező triggercella adói párosával, egy közlekedési út két oldalán vannak elhelyezve.

A találmány szerinti eljárás adott esetben másfajta helyzetmeghatározási eljárással, például a GPS (Global Positioning System) is kombinálható. Emellett a találmányi eljárás nem korlátozódik az autópályadíj-szedéshez szükséges helyzetmeghatározásra, hanem más célokra is használható, amikor helyzetmeghatározásra van szükség.

A GSM-ajánlás szerint felépített adó-vevő hálózat (a továbbiakban GSM-hálózat) részleteit a European Telecommunications Standards Institute (ETSI) által kiadott GSM 05.01 műszaki specifikáció tartalmazza (4.0.1. verzió, 1992. október). További részleteket írnak le a GSM 05.02-05.10 ajánlások.

A továbbiakban megadjuk a találmány szerinti eljárás néhány egyéb előnyét és lehetőségét:

1. Szokásos GSM-üzem:

A helyzetmeghatározás a szokásos GSM-üzemmóddal párhuzamosan folyik, és ez utóbbit semmi módon nem zavaqa. Különösen, a helyzetmeghatározás beszélgetés közben is lehetséges.

2. Függetlenség az üzemeltetőtől:

A helyzetmeghatározás mindenféle mobil állomással lehetséges. Ez vonatkozik egy tetszőleges GSMhálózat tagjaira, de olyan mobil állomásokra is, amelyek nem tartoznak egy GSM-hálózathoz sem.

3. A pontosság 20 m-nél jobb:

A pontosság a sebességtől függ. Például 250 km/óra sebesség mellett a pontosság kb. 20 m. Lakott területen a pontosság lényegében csak az antennakarakterisztikától függ.

4. Hatótávolság:

A helyzetmeghatározás csak ott történhet, ahol van egy triggercella. Ezért a helyzetmeghatározás nem folyamatos, és nem területlefedő.

5. Haladási irány felismerése:

Kétszeres triggereléssel (egy díjmegállapító helyen két triggercella alkalmazásával) lehetőség van a haladási irány felismerésére.

6. Frekvenciaigény:

A frekvenciaigény nagyon kicsi, és jól illeszthető egy már adott hálózat tervéhez. Minden triggercella ugyanazt a frekvenciát is használhatja.

A találmány szerinti eljárást végrehajtó elrendezés egy előnyös változatánál lehetőség van a triggercellákhoz rendelt adók távellenőrzésére és karbantartására oly módon, hogy a hozzárendelt adó egy adó-vevő berendezéssel van összekötve, amely funkcionálisan egy, a mobil adó-vevő hálózatban használt mobil készüléknek felel meg, és amely egy kezelő- és üzemeltetőberendezéshez küld és onnan fogad adatokat.

Amennyiben egyes esetekben a mobilhálózat használata által nyújtott előnyökre nincsen szükség, akkor egy közlekedési úton tartózkodó jármű helyzetének meghatározása a találmány szerint csupán úgy is megtörténhet, hogy a járművekben elhelyezett vevővel a közlekedési út szakaszain elhelyezett adók jeleit vesszük, amely jelek az egyes adók azonosításához való információt tartalmaznak. A találmány szerint helyzetmeghatározást csak akkor végzünk, ha kettő egymáshoz rendelt adó jeleit vesszük, és ha a vett jelekből olyan információt tudunk kivonni, hogy az egymáshoz rendelt adók helyzete a közlekedési út két oldalán van.

Ez az elrendezés azzal az előnnyel jár, hogy a közlekedési úttal párhuzamosan futó más közlekedési úton tartózkodó járművek nem kerülnek bele a helyzetmeghatározásba. A haladási irány egyszerű módon állapítható meg, ha az egymáshoz rendelt adókat egymáshoz képest a haladási irányban eltolva helyezzük el. Ilyen esetben az adókjeiét is időben eltolva vesszük.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt ábrákon bemutatott példaképpeni kiviteli alakok segítségével részletesebben is ismertetjük, és az azt követő leírásban megmagyarázzuk. A rajzokon az

1. ábra a találmány szerinti eljárást végrehajtó elrendezés vázlatos ábrázolása, a

2. ábra egy járműben elhelyezett mobil adó-vevő berendezés és a hozzárendelt díjleemelő egység blokkvázlata, a

3. ábra egy triggercella vázlatos ábrázolása, a

4. ábra a találmány szerinti eljárást végrehajtó elrendezés további kiviteli alakja, az

5. ábra egy díjmegállapító hely kettő triggercellával, a

6. ábra a triggercella adója által adott jelek vázlatos szemléltetése, a

7. ábra egy, a GSM-ajánlás szerinti szinkronizációs csatorna struktúrája, a

8. ábra egy triggercella-csatoma struktúrája, a

9. ábra a mobil állomások által készenléti üzemmódban végzett ffekvencialetapogatást szemléltető diagram, a

10. ábra a mobil állomások által adó-vevő üzemmódban végzett frekvencialetapogatást szemléltető diagram, a

11. ábra a mobil állomások által készenléti üzemmódban végzett, a triggercella jelének vételét szemléltető diagram, végül a

12. ábra a mobil állomások által a GSM-hálózat bázisállomásával felvett kapcsolat közben végzett, a triggercella jelének vételét szemléltető diagram.

Az ábrákon azonos elemeket azonos hivatkozási jelek jelölik. A GSM-hálózat különböző jeleinek és alkotórészeinek megnevezésére az irodalomban különféle rövidítések használatosak, amelyek közül néhányat megadunk, a szakmában használatos szokásos angol nyelvű elnevezésével együtt.

HU 222 457 Bl

AGCH	Access Grant Channel - hozzáférés-kiosztó csatorna
BA	Basestation Allocation - állomáskiosztás
BCCH	Broadcast Control Channel - adásvezérlő (adásirányító) csatorna
BSIC	Base Station Identity Code - állomásazonosító kód
CBCH	Cell Broadcast Channel - cella adásvételi csatorna
DCCH	Dedicated Control Channel - fenntartott vezérlőcsatorna
FB	Frequency Correction Burst - frekvenciakorrekciójel-sorozat
FCCH	Frequency Correction Channel - frekvenciakorrekció-csatoma
GPRS	General Packet Rádió Service - „Általános csomag alapú rádiószolgáltatás”
GSM-BTS	GSM bázisállomás
MS	Mobilstation - mobil állomás
MSC	Mobile Services Centre - mobil szolgáltató központ
PCH	Paging Channel - hívó (kereső) csatorna
RFC	Reduced TDMA Frame Number - csökkentett TDMA keretszám
S-cella	Serving cell, adó-vevő cella a szokásos GSM-hálózatból
SACCH	Slow Associated Control Channel (nincs magyar megfelelője, „lassú hozzárendelt vezérlőcsatorna”
SCH	Synchronisation Channel - szinkronizációs csatorna
SMSCB	Short Message Service Cell Broadcast rövid üzenet szolgálat (SMS) cella adása
TCH	Traffic Channel - adatforgalmazó csatorna
TDMA	Time Division Multiple Access - időosztásos többszörös hozzáférés
A fentieken kívül a találmány ismertetése során a
következő rövidítéseket alkalmazzuk:
AGE	Autópályadíj-generáló egység
AGE-BTS	AGE-bázisállomás (A GSM-BTS analógiája)
UB	(Underlay Broadcast Burst) - triggercellajelsorozat
UBC	(Underlay Broadcast Cell) - triggercella
UBCH	(Underlay Broadcast Channel) - triggercella-csatoma

Eszközök az eljárás végrehajtásához A találmány szerinti eljárás végrehajtásához az

1. ábra szerinti kiviteli alaknál három lényeges elemre van szükség, nevezetesen

- a GSM-hálózatra, amelyet az 1. ábrán az 1 GSMbázisállomás (GSM-BTS) adója reprezentál,

- egy UBC-triggercellára. A triggercella lényegében egy AGE-bázisállomás (AGE-BTS) 2 adójának adókörzete, amely AGE-bázisállomás 2 adójának 3 antennája egy 4 útra van irányítva, és

- egy 5M mobil állomásra, amely egy 5 járműben van elhelyezve.

A GSM-hálózat elemeit tekintve azok nyilvános GSM-hálózatra vonatkoznak. A helyzetmeghatározáshoz nem szükséges az, hogy az 5M mobil állomás egy GSM-hálózathoz tartozzon. Az 5M mobil állomásoknak csak az UBC-triggercellák frekvenciáira vonatkozó információra van szüksége. A helyzetmeghatározás egy GSM-hálózat nélkül is elvégezhető. Ebben az esetben viszont szükség van a triggercella-frekvenciák előzetes ismeretére.

A Serving Cell vagy más néven S-cella a GSM-definícióban egy tetszőleges hálózatüzemeltető GSM-hálózatának azon adó-vevő cellája, amely magához rendelte a mobil állomást. A 6 AGE-egység működésével összefüggésben azt a GSM-cellát vagy cellákat nevezzük Scellának, amelynek a hatókörébe esik az UBC-triggercella. Az S-cellák elhelyezkedése, mérete és forgalmazási képessége nem játszik szerepet az UBC-triggercellával végzett helyzetmeghatározásban. Semmilyen különleges követelményt (telephely, frekvencia, cellasugár) nem kell támasztani az S-cellákkal szemben, azzal a kivétellel, hogy egy, a díjleemelési rendszer kommunikációját biztosító csatornát - a továbbiakban úgynevezett AGEBroadcast-csatomát - kell rajtuk rendszeresíteni. Annak érdekében, hogy a különböző GSM-hálózatokhoz tartozó mobil állomásokkal el lehessen végezni a helyzetmeghatározást, az összes hálózatüzemeltetőnek rendszeresítenie kell az AGE-Broadcast-csatomát. Az AGE-Broadcastcsatomát úgy lehet kialakítani, mint ahogy az SMSCBadás számára alakítják ki a CBCH-csatomát. Azonban más lehetőségek is vannak, például használható az új GPRS-adatcsomagküldő szolgálat (General Packet Rádió Service) adási szolgáltatása is.

Az AGE-Broadcast-csatomán át olyan információt továbbítunk, amelyet két csoportba lehet osztani, mégpedig az egyes triggercellák gyors megtalálását segítő információra és a felhasználó számára szánt információra: Az UBC-triggercellára vonatkozó információ az UBC-triggercella frekvenciája, a minimális vételi szint és a díjmegállapító hely azonosítója. A felhasználói információk a díj mértéke, közlekedési hírek és az autópályát üzemeltető társaság egyéb információi.

Az egyes UBC-triggercellákra vonatkozó információk a helyzetmeghatározáshoz szükségesek, míg a felhasználói információk opcionálisak. A díj mértékére vonatkozó információk az alkalmazott díjszedő rendszertől függően szükségesek lehetnek, azonban a helyzetmeghatározáshoz ezekre nincsen szükség. Amennyiben az 5 járműben elhelyezett 6 AGE-egység és a hálózat között kommunikálni kell, például ellenőrzés céljából, akkor ezt az S-cellán keresztül lehet bonyolítani.

Az UBC-triggercellát létrehozó komponensek úgy vannak kialakítva, hogy az UBC-triggercella a lehetőségekhez mérten csak a díjmegállapító helynél húzódó pályaszakaszt fedje le. Az UBC-triggercella csak egy kis teljesítményű 2 adóval van ellátva (1. ábra), amely a triggeijelet adja le. Egy szokásos GSM-bázisállomás egyéb funkciói, mint például az úgynevezett Frequencyhopping (frekvenciaugrás), Power-control (teljesítményszabályozás), Ciphering (rejtjelezés, kódolás), csatornahasznosítás, beszédkódolás, adatszolgáltatások, Handover (a cellák közötti váltás adatprotokollja), Paging (személyhívási funkciók) stb. mellőzhetők. Sőt, akár a

HU 222 457 Bl teljes A_bis interface (a mobil állomás és a bázisállomás közötti adatforgalom protokollja, aminek során a bázisállomás megállapítja a mobil állomás minden olyan adatát, ami szükséges a mobil állomással történő szokásos adatforgalom, elsősorban a hangadatokat tartalmazó adatcsomagok időben történő továbbításához) is mellőzhető, mivel az UBC-triggercellának nem kell kapcsolatot tartania a GSM-hálózattal. Az UBC-triggercella 2 adójánál az adóvégfok kimenőteljesítménye nagyon kicsi (1 watt alatt), mivel egyrészt a hatótávolság korlátozott, másrészt irányított 3 antennát lehet használni. Ezért az UBC-triggercellában használt bázisállomás nagyon egyszerű kialakítású és ezért kedvező árú is.

A triggerelési eljárás gyors és biztos végrehajtása érdekében az UBC-triggercellát három szakaszra osztjuk fel (lásd a 3. ábrát):

1. szakasz: az UBC-triggercellán kívüli rész, ahol az UBC-Rx vételi szint <P1;

2. szakasz: olvasási szakasz, ahol P1<UBC-Rx vételi szint <P2;

3. szakasz: triggerelési szakasz, ahol P2< UBC-Rx vételi szint.

Az 5 jármű el van látva egy módosított 5M mobil állomással és 6 AGE-egységgel. Az 5M mobil állomás egy szokványos GSM-mobil állomás, vagy egy olcsóbb, kijelző, billentyűzet, hangszóró, mikrofon stb. nélküli, speciálisan a 6 AGE-egység támogatására készült mobil állomás. Mindkét esetben rendelkezik azonban a találmány szerinti díjleemelést lehetővé tevő kiegészítő funkciókkal. Ennek megfelelően az 5M mobil állomásnak interfésze van a 6 AGE-egység felé, és úgy van programozva, hogy el tudja olvasni az AGE-Broadcast-csatornát, és arra megfelelően tudjon reagálni. Emellett arra is képes, hogy gyorsabban keressen szomszédos cellákat, mint az olyan mobil állomások, amelyeknek takarékoskodniuk kell a telepekben tárolt energiával. Amikor a mobil állomás keresztülhalad az UBC-triggercellán, akkor veszi az UBC-triggercella jelét, és a 6 AGE-egységben kiváltja a triggert, aminek eredményeképpen megtörténik a díj leemelése a 7 chipkártyáról.

Az S-cella és az 5M mobil állomás kezelése és karbantartása az egyes GSM-hálózatban érvényes egyezmények szerint történik. Azonban az UBC-triggercellában alkalmazott AGE-bázisállomásnak rendszerint nincsen kapcsolata egy hírhálózattal. Szükség van mégis egyes ellenőrző funkciókra. Ebből a célból az UBC-triggercella AGE-bázisállomásának 2 adóját ellátjuk egy szokásos 8 mobil állomással (lásd a 4. ábrát). Ezen keresztül szükség szerint adatkapcsolat teremthető a GSM-hálózat 1 GSM-bázisállomásán (GSM-BTS) és a 9 továbbítórendszerén keresztül egy 10 OMC-központ (Operation & Maintenance Center) felé. Fontos megjegyezni, hogy az UBC-triggercella adatait gyakorlatilag soha nem kell megváltoztatni, mivel az összes fontos információt az S-cellán keresztül amúgy is leadunk.

Működés

A találmány szerinti eljárást a következőkben az 5M mobil állomás működésének ismertetésén keresztül írjuk le, hivatkozva a 3. ábrára.

Az 5M mobil állomás veszi az S-cella által kisugárzott AGE-Broadcast-csatoma jeleit, tárolja az UBCtriggercellákra vonatkozó információt, és továbbítja a felhasználói információkat a kijelzőre. A felhasználónak így már azelőtt megjelenik az éppen aktuális díjszabás, mielőtt még ráhajtana a következő útszakaszra. Ilyen módon adott a lehetőség, hogy a felhasználók a dinamikus, vagyis időben változó díjszabás mellett mindig az adott pillanatban döntsenek az autópályára való ráhajtás mellett vagy ellen.

Az AGE-Broadcast-csatoma kiolvasása legalább mindig akkor megy végbe, amikor az 5M mobil állomást egy új S-cella magához rendeli. Ha az 5M mobil állomáson át éppen beszélgetés folyik, akkor az adott UBC-triggercellára vonatkozó információt (úgynevezett UBC-információt) az S-cella AGCH-csatomáján keresztül kapja.

Az 5M mobil állomás ismeri az UBC-triggercella frekvenciáit az AGE-Broadcast-csatomáról, és az 1. szakaszon, vagyis az UBC-triggercellán kívül azokat egyenlő időközökben végigpásztázza. Annak érdekében, hogy minél több letapogatást lehessen végezni, a lehetőséghez mérten nem szabad tíznél több különböző triggerfrekvenciát használni. Már pusztán a hálózattervezési szempontok miatt is célszerű, hogy egy S-cella környezetében a lehetőség szerint azonos frekvenciát használjunk minden triggercellához. Az 5M mobil állomás minden 120 ms-ban képezi az utolsó 240 ms-ban mért értékek középértékét, és így kapja meg az UBCRx vételi szintet.

Ha az 5M mobil állomás egy UBC-triggercella 2. szakaszában tartózkodik, vagyis az UBC-Rx vételi szint meghaladta a Pl értéket, akkor az illető triggercellára vonatkozó letapogatási ütem 120 ms-ként legalább 10-re növekszik. A többi triggercella frekvenciájának letapogatását ezzel egy időben 120 ms-ként egy letapogatásra lehet csökkenteni. Az 5M mobil állomás állandóan képezi az elmúlt 120 ms-ban mért mérési értékek átlagát, és így állítja elő az UBC-Rx vételi szint értékét.

Ha az 5M mobil állomás felfedez egy olyan triggerfrekvenciát, aminek az UBC-Rx térereje nagyobb mint Pl, akkor az 5M mobil állomás megkísérli elolvasni a jelet. Ebből a célból az 5M mobil állomás az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozatot az FCCH-csatomán és az UB-triggercella-jelsorozatot az UBCH-csatomán olvassa be. Az UBCH-csatoma multiplexformátumának ellenőrzése érdekében legalább kétszer kell venni az FBfrekvenciakorrekció-jelsorozatot és az UB-triggercellajelsorozatot, ráadásul úgy, hogy kizárt legyen az FBfrekvenciakorrekció-jelsorozat és az SCH-csatoma felcserélése egy BCCH-csatomán. Ez például a különböző időrésekben történő vétellel előzhető meg.

Az 5M mobil állomás dekódolja az UBC-triggercella jelét, és összehasonlítja az információt azokkal az adatokkal, amelyet az AGE-Broadcast-csatomán adtak le. Ez az adatösszevetés azért szükséges, hogy egyrészt megkülönböztethetőek legyenek egymástól az UBCtriggercellák, ha többen is ugyanazt a frekvenciát használják, másrészt azért, hogy a GSM-cellák is egyértel6

HU 222 457 Β1 műén megkülönböztethetők legyenek az UBC-triggercelláktól. Az 5M mobil állomás továbbra is méri az UBC-triggercella vételi szintjét, és néhány másodperces periódusonként ismételten dekódolja az UBC-triggercella által leadott információt.

Ha az UBC-triggercella UBC-Rx vételi térerőssége meghaladja a P2 szintet, vagyis UBC-Rx >P2, és az egyéb kritériumok is teljesülnek (multiplexformátum, díjmegállapítóhely-azonosító, többszöri triggerelés), akkor az 5M mobil állomás egy jelet továbbít a 6 AGEegységhez. Ott megtörténik a díj leemelése. Azonban a trigger kiváltását addig késleltetjük, amíg annak a triggercellának a térerőssége, amelyik díját legutóbb az egység leemelte, nem esik a Pl szint alá, vagy pedig amíg időközben nem találtunk egy másik triggercellát.

Többszöri triggerelés

Az UBC-triggercellák alakja az autópályához van igazítva. Ezzel együtt is elkerülhetetlen az, hogy ezeknek a jelét a szomszédos utakon gyengébb térerősséggel venni lehessen. Ezért a biztonság érdekében az UBC-triggercellák fekvését gondosan kell megtervezni. Előnyben kell részesíteni olyan autópálya-szakaszokat, amelyekkel párhuzamosan nem fut más út, vagy amelyek nem kereszteznek más utakat. Völgybevágások és zajvédő falak jelentősen megkönnyítik az UBC-triggercellák kialakítását. Kritikus helyzetekben többszörös triggereléssel érhető el a kívánt biztonság.

Többszörös triggerelést alkalmazva elkerülhető a téves triggerelés, vagyis a jogosulatlan díjmegállapítás. Ez egyben lehetővé teszi a haladási irány felismerését, és így irányfüggő díjszabás kialakítható.

Többszörös triggerelésnél az 5M mobil állomásnak kettő vagy több adott triggercellán kell áthaladnia. Az egy díjmegállapító helyhez tartozó triggercellák számát az S-cella leadja az AGE-Broadcast-csatomán. A triggerelési feltételeknek (például P2 térerő) minden egyes UBC-triggercellára teljesülni kell. Ehhez jön még az úgynevezett triggermódus, amelyet szintén az AGEBroadcast csatornán adunk le, és megadja, hogy milyen triggerelési esetekben kerülhet sor a díjmegállapításra. Ezek például a következő esetek lehetnek:

1. Mind az n UBC-triggercellát felismertük

2. Az n UBC-triggercellából egyet felismertünk.

3. Az n UBC-triggercellából m-et felismertünk (l<m<n).

4. Az 1. vagy 3. eset bekövetkezett és a triggerfrekvencia(ák) nem esett egy bizonyos szint alá az UBCtriggercellák között.

5. Az 1-4. esetek közül valamelyik bekövetkezett és az UBC-triggercellát egy korlátozott időtartamon belül találtuk meg.

Azok az UBC-triggercellák, amelyek egy díjmegállapító helyhez tartoznak, ugyanazt vagy különböző frekvenciákat használhatnak. Az 5M mobil állomásban végbemenő triggerelés szempontjából csak az a fontos, hogy a cellák ugyanahhoz a díjmegállapító helyhez tartoznak. A triggercellákat az UBC-számuk (az úgynevezett „UBC Number” mező tartalma, lásd a 8. ábrát) alapján lehet megkülönböztetni.

Többszörös triggereléssel a haladási irányt a cellákon történő áthaladás irányából lehet megállapítani. Ez nemcsak egyszerű szakaszokon, de még autópálya-kereszteződésekben is lehetséges. Mindkét triggerelési módot, vagyis az egyszerű triggerelést és a többszöri triggerelést kombináltan is lehet alkalmazni ugyanabban a hálózatban.

A kis cellák megvalósítása többszörös triggereléssel lehetséges. Erre mutat példát az 5. ábra. Látszik, hogy akkor sem történik hibás triggerelés, amikor a kritikus P2 szakasz túlnyúlik az autópályán, mivel a triggereléshez venni kell UBC1 és UBC2 jelet egyaránt.

A dijleemelés kritériumai

A díjleemeléshez egy sor kritérium teljesülésére van szükség, annak érdekében, hogy a téves leemelést elkerüljük. Az összes, itt következő kritériumnak egyszerre kell teljesülnie.

1. Frekvenciakritérium

A környező GSM-cellák az AGE-Broadcast-csatornán sugározzák azt az információt, hogy milyen frekvenciákon sugároznak az UBC-triggercellák. Az 5M mobil állomás kizárólag ezekre a frekvenciákra végez térerőmérést. Más GSM-frekvenciákat nem veszünk figyelembe az AGE-triggereléshez.

2. Térerőkritérium

A környező GSM-cellák sugározzák azt az információt, hogy mekkora az a minimális P2 térerőérték, amellyel venni kell az UBC-triggercella jelét. Csak akkor váltjuk ki a triggert, ha az UBC-triggercellát legalább P2 térerősséggel vettük.

3. Szinkronizációkritérium

Az UBC-triggercellák olyan jelet adnak, amelyek csatomastruktúrája különbözik a GSM-csatomákétól. Ez úgy van megválasztva, hogy szokásos GSM-mobil állomások ne tudjanak rászinkronizálni az UBC-triggercellára. Az AGE-mobil állomások azonban ismerik az UBC-triggercellák multiplexstruktúráját, és ezt a szinkronizációs eljárásnál ellenőrzik. Csak akkor fogadja el az 5M mobil állomás a vett jelet triggeijelként, ha sikerül a szinkronizálás.

4. Triggercella (UBC)-azonosító kritérium

Az 5M mobil állomás az UBC-triggercella jeléből dekódolja a díjmegállapító hely azonosítóját. Csak akkor fogadja el az UBC-triggercellát, ha az azonosító egyezik azzal, mint amit az 5M mobil állomás az AGEBroadcast-csatomán vett.

5. Többszörös triggerelési kritérium

Többszöri triggerelésnél teljesülnie kell azoknak a kritériumoknak, amelyet a triggermódus előírt. Adott esetben több cella jelét kell venni, mielőtt a trigger kiváltásra kerül.

A triggerjel felépítése

Az UBC-triggercella egy olyan 2 adóval van ellátva, amely fizikai szinten a GSM-ajánlásnak megfelelő jeleket ad. A moduláció, sávszélesség, csatornakódolás, burst-struktúra, a 8-as időmultiplex-faktor azonosak a GSM-specifikációval. Ezek megkönnyítik az AGE-specifikus funkciók implementálását szokványos GSM-mobil állomásokban.

HU 222 457 Bl

Azonban az UBC-triggercella által leadott jelben csak két logikai csatorna van, az FCCH-csatoma és az UBCH-csatoma. Az FCCH-csatomát a 0,2,4 és 6 időrésekben (6.1. ábra) és az UBCH-csatomát az 1,3,5 és 7 időrésekben (6.2. ábra) adjuk le. Az időrések önmagukban nem strukturáltak, vagyis nincsenek többszörös frame-ek. Folyamatosan adjuk le az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozat és az UB-triggercella-jelsorozatokat.

A választott multiplexstruktúra alapján a Burst-szinten a 6.3. ábrán látható minta áll elő, amiben állandóan váltják egymást az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozat és az UB-triggercella-jelsorozat.

Egy AGE-funkció nélküli GSM-mobil állomás, amely véletlenül GSM-cellának vélné az UBC-triggercellát, és megpróbálna arra bejelentkezni, először az FCCH-csatomát keresi. Akkor megtalálja az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozatot, és ezt az időrést tekinti a 0 időrésnek. Ezt követően megkísérli dekódolni az SCH-csatomát ugyanebben az időrésben. Mivel azonban a talált időrésben kizárólag frekvenciakorrekció-jelsorozatot adunk, ezért ez az 5M mobil állomás nem tudja dekódolni a csatornát, és a 05. 06. GSM-ajánlás szerint törli a hordozót a listájáról. Majd új frekvenciát választ, és újrakezdi az algoritmust.

Az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozat a 05. 02. GSM-ajánlás 5.2.4. fejezete szerinti specifikációnak felel meg. Az UB-triggercella-jelsorozat úgy van felépítve, mint a 05. 02. GSM-ajánlás 5.2.5. fejezetében leírt SB szinkronizációs jelsorozat. Az UBCH-csatoma kódolása szintén az SCH-csatoma kódolásának felel meg, lásd a 05. 03. GSM-ajánlás 4.6. fejezetét. Csak az információtartalom más, mint az SCH-csatomában.

Az UBCH-csatoma információtartalma különbözik a SCH-csatoma tartalmától. Az SCH-csatoma-híreket a 04.08. GSM-ajánlás 9.1.2.28. fejezete tartalmazza. Az SCH-csatoma információmezőit szemlélteti a 7. ábra. Ezt az UBCH-csatoma számára a 6.2. ábra szerint újradefiniáljuk, amint azt a 8. ábra szemlélteti.

Az információmezők a Trigger Point Identity mező (triggercella-azonosító), az UBC Number mező (triggercella-szám) és a controllmező (ellenőrző bit), amelyek jelentését alább adjuk meg.

A Trigger Point Identity mező (triggercella-azonosító) tartalma a díjmegállapító hely egyértelmű azonosítója egy országon belül. Az országkóddal együtt, amelyet az AGE-Broadcast-csatomán adunk le, a díjmegállapító hely az egész világon egyértelműen azonosítható. Egy országban 65.536 díjmegállapító helyet lehet definiálni.

Egy díjmegállapító hely triggercellái sorszámozással vannak ellátva. Az UBC-Number (triggercellaszám) mező tartalma az aktuális triggercella sorszámát adja meg. Ennek csak többszörös triggerelésnél van jelentősége. Egy díjmegállapító helyhez nyolc triggercella tartozhat.

A controll- (ellenőrző bit) mező (lásd a 8. ábrán) azt jelzi, hogy ezen a díjmegállapító helyen van-e ellenőrzés. Ha a bit 0, akkor nincsen, ha a bit 1, akkor van ellenőrzés.

Az A GE-Broadcast-csatoma

Az AGE-Broadcast-csatoma kétféle információt ad le. Az első, a triggercella-információ (UBC-információ) az 5M mobil állomásnak szól, és feltétlenül szükséges a triggerelés kiváltásához. Az információ másik fajtája, a felhasználói információ a járművezetőnek szól. Erre a helyzetmeghatározáshoz nincsen feltétlenül szükség, kivéve a díjszabásra vonatkozó információt.

Azokat az információkat, amelyek egy triggercella felismeréséhez és a díjleemelés kiváltásához szükségesek (triggercella-információk vagy UBC-információk), alább soroljuk fel:

- az UBC-triggercella frekvenciája

Az 5M mobil állomásnak ismernie kell a triggercella frekvenciáját, abból a célból, hogy prioritásokat tudjon felállítani a keresésnél. Ezzel az előismerettel az UBC-triggercellák keresése jelentősen felgyorsul.

- minimális vételi Pl és P2 vételi szint

Ha egy UBC-triggercellát legalább a Pl vételi szinten veszünk, akkor az 5M mobil állomás kiolvassa az UBCH-csatoma információit. Ha a vételi szint meghaladja a P2 vételi szintet, akkor kiváltódik a díjleemelés.

- A díjmegállapító hely azonosítója

A díjmegállapító hely azonosítóját az UBC-triggercella is leadja az UBCH-csatomában. Az 5M mobil állomás azután összehasonlítja ezeket az információkat.

- Triggermódus

A triggermódus adja meg, hogy mikor váltható ki a díjleemelés többszörös triggerelésnél.

- Díjszabási információk

A díjszabási információk a 6 AGE-egység számára fontosak, mivel a díjszabást a díjleemelésnél alkalmaznia kell. Ezek az információk minden UBCtriggercellánál különbözőek lehetnek. Ezeket az összes UBC-triggercella számára leadjuk, amelyek a GSM-cella bővített hatósugarában vannak.

A felhasználói információk a díjmegállapító hely üzemeltetőjének az információi és díjszabási információk. A díjszabási információk azért lényegesek a felhasználó számára, hogy még a ráhajtás előtt ismeije az aktuális díjszabást. Emellett a felhasználói információk közlekedési információt és az autópályát üzemeltető társaság egyéb információit is tartalmazhatják. Ezek a felhasználó számára érdekesek lehetnek, de a rendszer szempontjából nincsen jelentőségük. Ezek az információk opcionálisak, kiegészítő jellegűek, és minden cellánál különbözőek is lehetnek.

A helyzetmeghatározáshoz az 5M mobil állomásnak szüksége van az AGE-Broadcast-csatoma triggercella-információira. Ezeket azonban csak készenléti üzemmódban (idle mode) tudja venni, vagyis amikor nincsen aktív kapcsolatban a hálózattal. Amennyiben éppen egy beszélgetés folyik a telefonon, akkor az 5M mobil állomás nem tudja venni az AGE-Broadcast-csatomát. Annak érdekében, hogy az 5M mobil állomás folyamatosan venni tudja az aktuális információkat, ekkor az AGE-Broadcast-csatoma triggercella-informá8

HU 222 457 Bl cióit kódolt úton a SACCH-csatomán keresztül adjuk le az 5M mobil állomásnak.

Legalább minden cellaváltáskor (hand-over) az 5M mobil állomásnak hozzá kell jutnia az AGE-Broadcastcsatoma aktuális információihoz. Bár a felhasználói információk a helyzetmeghatározáshoz nem szükségesek, de adott esetben más okok miatt szintén továbbítandók a felhasználóhoz, beszélgetés közben is.

Az 5M mobil állomás

Az 5M mobil állomásnak az a feladata, hogy gyorsan felismeije az UBC-triggercellát, és ugyanakkor ne hanyagolja el az egyéb GSM-feladatokat sem. Ezt a feladatot a következő intézkedésekkel segítjük elő:

1. Az UBC-triggercellák frekvenciáinak előzetes ismerete

2. A lehetőség szerint kevés számú triggerfrekvencia, vagyis a lehetőség szerint az UBC-triggercellák mind ugyanazon a frekvencián adnak.

3. Az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozatok gyakori leadása.

4. Az UB-triggercella-jelsorozatok gyakori leadása.

A GSM-hálózat szomszédos celláinak frekvenciáit a BCCH-csatoma BA-listáján adjuk le, míg az UBCtriggercellák frekvenciáit az AGE-Broadcast-csatomán továbbítjuk. Ennek az intézkedésnek két oka van :

Az AGE nélküli GSM-mobil állomások nem próbálják meg venni az UBC-triggercellákat, és az AGEmobil állomások meg tudják egymástól különböztetni az UBC-triggercellákat a szomszédos GSM-celláktól, és így megkülönböztetetten tudják azokat kezelni.

Az 5M mobil állomás akkor van készenléti üzemmódban (úgynevezett idle mode), amikor nincsen aktív kapcsolata a hálózattal. Különösen, nem foglal el adóvevő csatornát, és emiatt elég ideje van arra, hogy felismerje az UBC-triggercellákat. Ekkor a GSM-cellák frekvenciáinak letapogatását (monitoring) a 05.06 GSMajánlás szerint végzi, vagyis ezeket a frekvenciákat viszonylag ritkán pásztázza végig, így elég ideje marad arra, hogy gyakran mérje a triggerfrekvenciák térerejét, például minden 4,615 ms hosszú TDMA-keretben egy mérést végezhet.

Szűk kereszmetszet legfeljebb akkor alakulhat ki, amikor a PCH-csatomát vagy AGCH-csatomákat veszi az 5M mobil állomás. Mivel adni még ilyenkor sem kell, egy TDMA-kereten belül minden további nélkül lehetséges két különböző frekvencia térerejének megmérése. A 9. ábrán egy olyan példát szemléltetünk, amelynél felváltva egy triggerfrekvenciát és egy GSMBCCH-csatomafrekvenciát mér meg az 5M mobil állomás. Sőt, a 4,04 ms hosszú vételi szünetben kettőnél több frekvenciát is meg lehet mérni.

Egy 4,615 ms-os keretben végzett két térerőmérés másodpercenként 433 térerőmérést eredményez. Ha abból indulunk ki, hogy egyes térerőértékeket átlagolni is kell, akkor készenléti üzemmódban az 5M mobil állomás 100 ms-on belül nagy biztonsággal felismeri egy UBC-triggercella vivőfrekvenciáját.

Az 5M mobil állomás akkor van kapcsolt üzemmódban (úgynevezett connected mode), amikor aktív kapcsolata van a hálózattal, ebben az esetben az S-cellával, és például a TCH-csatomán keresztül adatcserét végez. Ebben az állapotban kell az 5M mobil állomásnak a legnagyobb követelményeket kielégítenie, a szomszédos cellák és az UBC-triggercellák frekvenciáin végzett térerőmérések (monitoring) miatt (10. ábra).

Kapcsolt üzemmódban a szomszédos cellák pásztázását (monitoring) a saját csatorna adása és vétele (Tx és Rx a 10. ábrán) között kell elvégezni. Ebben az időtartamban, amelynek hossza 2,3 ms, két térerőmérést lehet végezni. Ehhez a frekvenciát 2,3 ms-on belül háromszor kell újrahangolni. A frekvenciaszint-éter kb. 0,1 ms-os áthangolási ideje mellett nagyjából kétszer 1 ms mérési idő áll rendelkezésre, amely a 270 kHz-es csatorna-sávszélességnél bőven elegendő. A két frekvenciamérés közül az egyik az UBC-triggercelláknak, a másik a GSM-szomszédcelláknak van fenntartva.

Egy 120 ms-os többszörös keretben huszonhat-huszonhat mérés adódik a triggerfrekvenciákra és a GSMszomszédcellákra. Ha figyelembe vesszük azt, hogy az üres időrés (vö. Idle timeslot a 05.02 GSM-ajánlásban) a GSM-szomszédcellák SCH-csatomájának a kiolvasásához szükséges, akkor a közvetlenül az előtt és után végzett mérések kiesnek. Ekkor még mindig marad huszonnégy triggerfrekvencia-mérés 120 ms-on belül. Ebből az időbeosztástól függően 100 ms-onként tizenkilenc-huszonegy mérés adódik. Tehát kapcsolt üzemmódban is lehetséges 100 ms-on belül biztonsággal felismerni egy UBC-triggercellát.

Az UBC-triggercella felismeréséhez egyrészt esetleg több frekvenciát is végig kell pásztázni, másrészt egy biztos méréshez több mérési értéket ki kell átlagolni. Ha egy UBC-triggercellát biztonságosan és nagyon gyorsan kell felismerni, akkor különleges intézkedésekkel a lehetőség szerint minél több mérést kell végezni, amelyeket olyan triggerfrekvenciáknak tartunk fenn, amelyek az aktuális UBC-triggercellánál használható. Ezt a következő példával világítjuk meg.

Tételezzük fel, hogy az S-cella környezetében hat különböző frekvenciát használunk az UBC-triggercellákhoz, amely szám egyébként elég magas. A 120 msonként az UBC-triggercellákra jutó huszonnégy mérésből tehát 24/6=3 mérés marad egy triggerfrekvenciára. Ez az érték túl kevés ahhoz, hogy biztos kijelentést tehessünk egy UBC-triggercella észleléséről. Azonban elég ahhoz, hogy durva becslést adjon. Ezért ha az 5M mobil állomás észlel egy érezhető térerőt, például akkor, amikor a 2. szakaszhoz közeledik (lásd a 3. ábrát), akkor ennek a cellának prioritást adhat abból a célból, hogy biztonsággal megállapítsa a térerőt. Ehhez az 5M mobil állomás nem egyenletesen pásztázza végig a hat frekvenciát, hanem a térerejüknek megfelelően rangsort állít fel közöttük. A 120 ms-ban adódó huszonnégy mérésből a legerősebb cella tíz mérést kap, a második legerősebb hat mérést, és a maradék hat mérés eloszlik a leggyengébb négy cella között.

Ha az UBC-triggercellát nagyon magas szinten vesszük, akkor az 5M mobil állomás a GSM-szomszédcellák méréseit is szüneteltetheti, mivel az 50 lnnél rövidebb távolságokon nincsen feltétlenül szükség

HU 222 457 Bl cellaváltásra (hand-over). A szükséges frekvenciák száma csak közvetetten függ össze az UBC-triggercellák számával, elsősorban pedig a hálózati frekvenciatervtől függ. Legjobb esetben csak egy frekvenciára van szükség az összes triggercellához.

Ha az 5M mobil állomás a triggerfrekvencián elég erős térerőt észlel, például Pl szintet (lásd a 3. ábrát), akkor megkeresi az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozatot, amelyet a GSM-szabványban a 0 időrésben adnak le. Az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozat teszi lehetővé a szinkronizációt. Abból a célból, hogy az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozat már egy olvasással megtalálható legyen, 9,23 ms-onként van leadva (6.3. ábra).

Az UB-triggercella-jelsorozatot ugyanolyan gyakran adjuk, mint az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozatot, és a megadott csatomastruktúrával az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozattal együtt lehet kiolvasni. All. ábra azt az esetet mutatja, amikor a szinkronizáció és az UBtriggercella-jelsorozat kiolvasása az üres időrésben történik. Az üres időrés (idle timeslot), amely alatt az 5M mobil állomás a saját cellán kívüli más cellák kiolvasását végzi, minden 120 ms-ban jelenik meg. Ezalatt az 5M mobil állomás egy 6,7 ms hosszúságú jelet olvas be és értékel ki. Azonban ennek a jelhossznak a fele is elegendő. 2,9 ms alatt legalább négy 0,577 ms hosszú burst-öt lehet teljes hosszában beolvasni. A 6.3. ábra szerinti jelfelépítés mellett így legalább kettő FB-frekvenciakorrekció-jelsorozat és kettő UB-triggercella-jelsorozat áll rendelkezésre, és kiértékelhető. A nagy térerő és az adó- és vevőantennák közötti közvetlen rálátás miatt nagy valószínűséggel már egy FB-frekvenciakorrekció-jelsorozat és egy UB-triggercella-jelsorozat is elég a triggerjel dekódolásához.

A 12. ábrán a szinkronizációt és az UB-triggercellajelsorozat olvasását szemléltetjük, amikor az 5M mobil állomás kapcsolatban van az S-cellával, vagyis kapcsolt üzemmódban van. A Tx adás és az Rx vétel közötti szünetben biztonsággal lehet venni az FB-frekvenciakorrekció-jelsorozat és UB-triggercella-jelsorozat adásokat. Ilyen módon az 5M mobil állomás 50 ms időtartam alatt el tudja olvasni a triggerjelet. Ahogy megmutattuk, az 5M mobil állomás az UBC-triggercellát 120 ms-on belül biztonságosan tudja dekódolni.

Az UBC-triggercella nagysága

Az UBC-triggercella kiterjedése attól függ, hogy milyen sebességgel szabad áthajtani az UBC-triggercellán, és attól, hogy milyen gyorsan képes az 5M mobil állomás felismerni az UBC-triggercellát. Az UBC-triggercellának legalább akkorának kell lennie, hogy az 5M mobil állomás tartózkodási ideje a cellában nagyobb legyen, mint a cella észleléséhez szükséges idő. Más szavakkal: tartózkodási idő=cellaméret/járműsebesség. Ha a tartózkodási idő > felismerési idő helyettesítéssel élünk, és az egyenlőtlenséget cellaméretre rendezzük, akkor kapjuk, hogy cellaméret > felismerési idő ·járműsebesség.

Maximális járműsebességként 250 km/óra (=70 m/s) sebességből indulunk ki. A 2. és 3. szakasz (3. ábra) nagyságát külön kell megállapítani.

A 3. szakaszon belül az 5M mobil állomásnak biztosan fel kell ismernie a P2 térerőt. A térerőmérésre 100 ms időt tételezünk fel. Ekkor 250 km/óra járműsebesség mellett a 3. szakasz méretére 7 m adódik.

A 2. szakaszon belül az 5M mobil állomásnak biztonsággal kell felismernie a Pl térerőt, és el kell olvasnia az UBCH-csatomát. Az 1. szakaszból a 2. szakaszba történő átmenet során végzett térerőmérésre 240 ms időt becsülünk, és az UBCH-csatoma elolvasására további 120 ms-ot. A teljes szükséges idő így 360 ms. Ugyanakkor az 1. szakasz tartalmazza a 2. szakaszt is, így ehhez hozzá kell adni a 360 ms-hoz 100 ms-ot. így az 1. szakaszra adódik, hogy

A cella felismeréséhez szükséges idő 240 ms=17 m

Az UBCH-csatoma olvasásához szükséges idő 120ms=9 m

A 3. szakaszhoz szükséges idő 100ms=7 m

Összesen 460 ms=33 m

Tehát a 2. szakaszhoz elegendő 33 m. Mivel ez a cellaméret nem kritikus, tekintve, hogy ebben a szakaszban nem történik meg a díjleemelés, ezért minden további nélkül nagyobbra is választható.

Claims (18)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás mobil állomások (5M) helyzetének meghatározáshoz egy cellulárisan felépített mobil adó-vevő hálózatban, amely eljárás során a mobil állomásokkal (5M) a hálózaton belül használt funkciók mellett a helyzetmeghatározáshoz olyan adók (2) jeleit értékeljük ki, amely adók (2) egy-egy térben korlátozott triggercellát (underlay broadcast cell) (UBC) alkotnak, azzal jellemezve, hogy a mobil állomásokkal (5M) összehasonlítjuk azt az információt, amelyet az egyes triggercellák (UBC) felé a hozzájuk rendelt adók (2) sugároznak ki, azzal az egyes triggercellákra (UBC) vonatkozó információval, amelyet a mobilhálózaton keresztül sugárzunk ki, és a triggercellák (UBC) információit csak akkor használjuk fel helyzetmeghatározáshoz, ha az információk egyeznek.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mobil adó-vevő hálózaton keresztül normál adó üzemmódban közöljük a mobil állomásokkal (5M) a triggercellák (UBC) frekvenciáit.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mobil állomásokkal (5M) az egyes triggercellák (UBC) térerősségét a helyzetmeghatározáshoz kiértékeljük.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mobil állomásokkal (5M) legalább két térerősségszintet különböztetünk meg.
5. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a triggercellák (UBC) számára releváns térerősségszintet vagy -szinteket a mobil adó-vevő hálózaton keresztül normál adó üzemmódban továbbítjuk.
6. 6. A 3-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mobil állomásokkal (5M) a

   HU 222 457 Bl triggercellák (UBC) frekvenciáit rendszeresen letapogatjuk, és az egyik frekvenciát gyakrabban tapogatjuk le, ha a vételi szint egy első, előre megadott térerőszintnél nagyobb.
7. 7. A 3. vagy 4. igénypont szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy a mobil állomásokkal (5M) a triggercellák (UBC) frekvenciáit rendszeresen letapogatjuk, és a vett információt kiértékeljük, ha a vételi szint egy első, előre megadott térerőszintnél nagyobb.
8. 8. A 3-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy több adó (2) jeleinek kiértékelésével kapott eredményeket egymással összekapcsoljuk.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a triggercellák (UBC) adóival (2) olyan jeleket adunk, amelyek egyes, a GSM-szabvány fizikai rétegének megfelelő sorozatokból vagy burst-ökből állnak.
10. 10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy váltva frekvenciakorrekciós jelsorozatokat (FB) és triggercellákra vonatkozó információt tartalmazó triggercella-jelsorozatokat (UB) adunk.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy az adókkal (2) egy díjmegállapítás szempontjából irányadó díjmegállapító hely azonosítóját tartalmazó jeleket adunk.
12. 12. A 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy továbbá arra az esetre, amikor több triggercella (UBC) képez egy, a díjmegállapítás szempontjából irányadó díj megállapító helyet, az egyes triggercelláknak (UBC) a díjmegállapító helyhez képest vett hovatartozását jelző számot tartalmazó jeleket adunk.
13. 13. A 11. vagy 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vonatkozó díjmegállapító helyen a díjmegállapítás ellenőrzését jelző információt tartalmazójeleket adunk.
14. 14. Elrendezés mobil állomások (5M) helyzetének meghatározásához egy cellulárisan felépített mobil adó-vevő hálózatban, ahol a mobil állomások (5M) a hálózaton belül használt funkciók mellett a helyzetmeghatározáshoz olyan adók (2) jeleit értékelik ki, amely adók egy-egy térben korlátozott triggercellát (underlay broadcast cell) (UBC) alkotnak, azzal jellemezve, hogy a mobil állomások (5M) eszközzel vannak ellátva annak az első információnak az összehasonlításához, amely első információt az egyes triggercellák (UBC) felé a hozzájuk rendelt adók (2) sugároznak ki, azzal az egyes triggercellákra (UBC) vonatkozó második információval, amely második információt a mobilhálózaton keresztül sugároznak ki, és a triggercellák (UBC) információit csak akkor használják fel helyzetmeghatározáshoz, ha az első és második információk egyeznek.
15. 15. A 14. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy egy díjmegállapító helyet képező triggercella (UBC) adói (2) párosával, egy közlekedési út (4) két oldalán vannak elhelyezve.
16. 16. A 14. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy egy triggercellához (UBC) hozzárendelt adó (2) egy adó-vevő berendezéssel (8) van összekötve, amely adó-vevő berendezés (8) funkcionálisan egy, a mobil adó-vevő hálózatban használt mobilkészüléknek felel meg, és amely adó-vevő berendezés (8) egy kezelő- és üzemeltetőberendezéshez (OMC) küld és onnan fogad adatokat.
17. 17. Eljárás járművek helyzetének meghatározására, amely járművek (5) egy közlekedési úton (4) tartózkodnak, amely eljárás során a járművekben (5) elhelyezett vevővel, különösen mobil állomással (5M) a közlekedési út (4) szakaszain elhelyezett adók (2) jeleit vesszük, amely jelek az egyes adók (2) azonosításához való információt tartalmaznak, azzal jellemezve, hogy helyzetmeghatározást csak akkor végzünk, ha kettő egymáshoz rendelt adó (2) jeleit vesszük, és ha a vett jelekből olyan információt tudunk kivonni, hogy az egymáshoz rendelt adók (2) helyzete a közlekedési út (4) két oldalán van.
18. 18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az egymáshoz rendelt adók (2) jeleit időben egymáshoz képest eltolva vesszük.