TETRA
TETRA är ett sambandsradiosystem som är populärt bland "blåljusmyndigheter" i stora delar av världen. Det kan förses med militär styrka på kryptering vilket innebär att det är avlyssningssäkert. Systemet påminner mycket om klassisk landmobil kommunikationsradio eller PMR som den även kallas. TETRA-systemet är frekvenseffektivt och digitalt och är trunkat samt har lånat mycket teknik från GSM-systemet.
Radiointerface
TETRA är ett FDMA/TDMA-system med 25 kHz kanalraster och 4 tidluckor på varje kanal. Kanalnummer beräknas genom att man utgår från den närmast liggande hela 100-talet MHz och därefter helt enkelt räknar antal 25 kHz steg. Den exakta frekvensen kan dock vara förskjuten med 12,5 kHz vilket den ofta är i de flesta system. Se mer om ARFCN i ett annat avsnitt.
Duplexavståndet är normalt 10 MHz i TETRA där upplänken definieras som signalen mobilen sänder till basens mottagare 10 MHz under den frekvens basen använder för att sända till mobilen. Detta gäller i så kallat TMO-läke (Trunked Mode Operation). I DMO (Direct Mode Operation) använder man antingen samma frekvens i båda riktningarna (ingen duplex) eller ett frekvenspar med halv duplex.
Modulationen är PI/4 QPSK med sidbandsfilter för att förhindra störningar i angränsande kanaler. Detta innebär att det också uppstår en peak-to-RMS på 3,64 dB vilket innebär att man måste ha väldigt linjära förstärkare. Förekommer olinjäritet uppstår sidbanden igen i angränsande kanaler.
Modulationstakten är brutto 18 000 symboler per sekund med 2 bitar per symbol vilket ger 36 kbit/s i bruttodatatakt på radiointerfacet. En symbols längd i tid blir då 1/18000 = 55,56 µs lång. I längd blir en symbol därmed 16,67 km i fri rymd och 11,11 km på glasfiber.
Maximal multiudbredning för en TETRA-signal där en mottagare ser två lika starka signaler med en fördröjning i tid mellan båda är lite drygt 20% av en sybol vilket då innebär ungefär 12 µs. Multipath på mer än detta ger kraftig BER (Bit Error Rate) vilket innebär att man inte kan avkoda signalen särskilt väl. Detta måste särskilt beaktas när man använder t.ex. repeatrar för att förbättra täckningen.
Frekvensplaneringen i TETRA bygger på att man på samma basstation måste separera sändarkanalerna med minst 6 kanalsteg (150 kHz). Detta bör man också försöka göra på omgivande basar som är direkta grannar men man kan gå ner till 3 kanalsteg (75 kHz) om frekvensplaneringen kräver detta, man måste dock räkna med en höjning av interferens om man gör detta och det fungerar inte på baser som är co-siteade med varandra eller till och med delar antenner.
ARFCN i TETRA
RAKEL är ett TETRA-nät som används av blåljusmyndigheterna i Sverige och använder det standardiserade frekvensbandet på 390-395 MHz och en duplex på 10 MHz för upplänken (som då hamnar på 380-385 MHz). Beräkningen av kanalnummer på RAKEL görs enligt basfrekvensen 300 MHz och en offset på 12,5 kHz.
ARFCN betyder "Absolute Radio Frequency Channel Number" och är ett sätt att numrera radiokanalerna som ursprungligen togs fram för GSM 900. Där blev detta en soppa eftersom när man utökade bandet så fick man hitta på kanalnummer som ej var negativa under basfrekvensen. I TETRA däremot är det relativt enkelt.
Frekvens till ARFCN
ARFCN till frekvens
Första frekvensen blir då
| Frekvens (MHz) | ARFCN (Kanalnummer) |
|---|---|
| 390,0125 | 3600 |
| 390,0375 | 3601 |
| 390,0625 | 3602 |
| 390,0875 | 3603 |
| 390,1125 | 3604 |
| 390,1375 | 3605 |
| ... | ... |
| 394,9875 | 3799 |
Privata nät som används på 400 MHz-bandet använder i stället 400 MHz som sin basfrekvens när man beräknar ARFCN. Därför kan man fråga sig om ARFCN är så "absolut" som namnet antyder då det är relativt en viss basfrekvens som man måste veta och exempelvis kanalerna i frekvensområdet 490-495 MHz numreras likadant som kanalerna i 390-395 MHz.
Ett nät som har 425-430 MHz utan offset får följande ARFCN:
| Frekvens (MHz) | ARFCN (Kanalnummer) |
|---|---|
| 425,0000 | 1000 |
| 425,0250 | 1001 |
| 425,0500 | 1002 |
| 425,0750 | 1003 |
| 425,1000 | 1004 |
| 425,1250 | 1005 |
| ... | ... |
| 430,9750 | 1239 |
Logisk struktur
Tidsmässigt sker inte sändning och mottagning samtidigt i en radiostation. Radiobasstationer klarar detta men handburna eller fordonsmonterade apparater nyttjar vanligen endast en tidlucka i taget. Sändning sker då i tidluckan som kommer 2 steg efter den tidlucka man mottog i.
En tidlucka består av 255 symboler, varje symbol är 2 bitar. En frame består av 4 tidluckor och en multiframe består av 18 frames. I nedlänk används endast 17 ramar per sekund för trafikdata, den sista är reserverad för information om nätet, basstationen och för att skicka SDS-meddelanden.
Framtida varianter
TEDS är en variant på TETRA där man tillåter variabel storlek på kanalbandbredden mellan 25, 50, 75 och 150 kHz. Det är tänkt att det skall fungera i existerande spektrum men frekvensplaneringen är svår eftersom den i regel är gjort för existerande 25 kHz kanalraster.
Med större bandbredd kan man tillåta adaptiva modulationstekniker och exempelvis begagna QAM som modulationsform i stället för PI/4 QPSK som dagens TETRA använder sig av vilket är egentligen en sorts fasskiftsnyckling (phase shift keying).
Det är också en fråga om vad radioapparaterna klarar och dagens system når några hundra kbit/s vilket näppeligen kan jämföras med mobila bredbandssystem. TETRA är och förblir ett smalbandigt system med vissa datatjänster.
SDS-meddelanden
SDS står för Short Data Service och motsvaras i GSM av SMS. Det är ett sätt att skicka små textmeddelanden till en terminal. Det används också ibland för att föra över begränsade mängder datatrafik, exempelvis som GPS-positioneringar hos terminaler eller för att styra vissa funktioner i nätet eller bakom.
Talkodning
Tal samplas med 8 kHz och kodas sedan med ACELP (Adaptive Code Excited Linear Prediction) och den resulterande dataströmmen är 4,567 kbit/s per talkanal som sänds i systemet. Kodningen har kritiserats för att snabbt ge burkigt och dåligt ljud när exempelvis buller förekommer och olika preprocessorer har implementerats för att filtrera bort buller innan man talkodar. Resultatet har i vissa fall varit en klar förbättring men kommer fortfarande långt från det ljud många är vana vid från analog radio där ett visst brus sällan är något problem.
Därefter så transportkodas talströmmen med felrättningsinformation som medger att man trots bitfel kan avkoda talet korrekt. Detta ökar motståndet mot att tappa information när mottagningen är svag eller av anant skäl störd. Den totala dataströmmen blir därmed 7,2 kbit/s per talkanal och ryms i en tidlucka.