DE10039967A1

DE10039967A1 - Anpassung des Timing Advance beim synchronen Handover

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Publication number: DE10039967A1
Application number: DE10039967A
Authority: DE
Inventors: Stefan Oestreich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: CN1470146A; CA2419615A1; WO2002015624A1; EP1310133A1; US20040128095A1; DE10039967B4; JP2004506392A

Abstract

Zum Anpassen des Timing Advance eines mobilen Endgeräts (MS) beim synchronen Handover von einer ersten (BS1) zu einer zweiten Basisstation (BS2) eines Funk-Kommunikationssystems wird eine Zeitverschiebung (DELTAt, DELTAt¶a¶, DELTAt¶d¶) zwischen Zeitnormalen (N1, N2, N2a, N2d), die das Endgerät von den zwei Basisstationen empfängt, gemessen, und ein von dem Endgerät (MS) vor dem Handover zum Senden an die erste Basisstation (BS1) verwendeter Timing Advance-Wert (TA1) wird anhand der gemessenen Zeitverschiebung korrigiert. Der korrigierte Timing Advance-Wert wird um einen von der Genauigkeit (Gsync) der Synchronität der zwei Basisstationen (BS1, BS2) abgeleiteten Wert (2Gsync) vermindert und als Timing Advance-Wert (TA2) zum Senden an die zweite Basisstation (BS2) verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen des Timing Advance eines mobilen Endgeräts beim synchronen Handover zwischen zwei Basisstationen eines Funk-Kommunika tionssystems sowie ein Funk-Kommunikationssystem, in dem ein solches Verfahren anwendbar ist.

In Funk-Kommunikationssystemen mit Zeitmultiplex wird jedem Endgerät für die Kommunikation mit einer Basisstation ein Zeitschlitz zugeteilt, d. h. ein sich periodisch wiederholen des Zeitintervall, in dem es Daten an die Basisstation senden darf. Die Länge dieser Zeitschlitze ist so kurz, daß die Zeit, die ein Funksignal braucht, um den Weg vom Endgerät zur Basisstation zurückzulegen, demgegenüber nicht vernachlässig bar ist. Um sicherzustellen, daß Funksignale eines Endgeräts tatsächlich in dem dem Endgerät zugeteilten Zeitschlitz an der Basisstation ankommen, schätzt die Basisstation für jedes Endgerät regelmäßig dessen Signallaufzeit ab und sendet an das Endgerät einen von dieser Messung abgeleiteten sogenann ten Timing Advance-Wert, der dem Endgerät angibt, um wieviel Zeit es sein Signal gegenüber einem von der Basisstation aus gestrahlten Zeitnormal vorziehen muß, um sicherzustellen, daß das Signal in dem ihm zugedachten Zeitfenster bei der Basis station eintrifft.

Da die Funksignale zwischen den Endgeräten und der Basissta tion sich häufig auf mehreren Wegen gleichzeitig ausbreiten, die unterschiedliche Längen und damit unterschiedliche Sig nallaufzeiten haben können, sind die verschiedenen Endgeräten zugeteilten Zeitschlitze jeweils durch eine sogenannte Guard Period getrennt. Innerhalb dieser Guard Period können auch Signale eines Endgeräts, die einen längeren Ausbreitungsweg haben als den dominierenden Ausbreitungsweg, für den das Ti ming Advance des Endgeräts bemessen ist, die Basisstation er reichen, ohne mit den Signalen anderer Endgeräte zu überlap pen. So können diese Signalkomponenten an der Basisstation zusätzlich zur dominierenden Signalkomponente genutzt werden, um die Qualität der Symbolabschätzung zu verbessern.

Falls jedoch das Signal eines Endgeräts, dem der auf die Guard Period folgende Zeitschlitz zugeteilt ist, zu früh ein trifft und teilweise mit der Guard Period überlappt, so ist die Basisstation nicht in der Lage, die Position des Signals in seinem Empfangsfenster korrekt zu erkennen. In einem sol chen Fall kann die Basisstation das Signal nicht einer Ver bindung oder Übertragungssitzung zuordnen. Das Signal geht verloren.

Bei Mobilfunk-Kommunikationssystemen der zweiten Generation wie etwa dem GSM-System sind die Zeitnormale von benachbarten Zellen in der Regel nicht synchronisiert. Dies bedeutet, daß im Falle eines Handovers eines Endgeräts von einer ersten Zelle zu einer zweiten das Timing Advance des Endgeräts für die zweite Zelle völlig neu gemessen werden muß, bevor eine mit dem Endgerät laufende Kommunikation in der zweiten Zelle korrekt auf das Empfangsfenster synchronisiert. In der Zwi schenzeit muß die Teilnehmerstation gegebenenfalls mit einem Timing Advance-Wert von 0 senden. So wird zwar ein zu frühes Eintreffen des Signals an der Basisstation ausgeschlossen, die dafür in Kauf genommene, zum Abstand des Endgeräts von der Basisstation proportionale Verzögerung kann jedoch erheb lich sein.

Neuere Funk-Kommunikationssysteme wie etwa UTRA TDD sehen ei ne Synchronisation benachbarter Zellen vor, d. h. die Aus strahlung des Zeitnormals bzw. der Funkrahmen erfolgt zum gleichen Zeitpunkt in beiden Zellen. Ein Endgerät, das im Begriff ist, einen Handover zwischen zwei synchronisierten Zellen, einen sogenannten synchronen Handover, auszuführen, empfängt daher die Zeitnormale der zwei Basisstationen, zwi schen denen der Handover stattfindet, jeweils mit einer Ver zögerung, die seiner Entfernung von den beiden Basisstationen entspricht. In dem Idealfalle, daß beide Basisstationen per fekt synchronisiert sind, kann das Endgerät daher aus einer Messung des relativen Zeitversatzes der zwei Zeitnormale an seinem Aufenthaltsort in Kenntnis des für seine alte Basis station geltenden Timing Advance-Wertes den für die neue Ba sisstation geltenden direkt ableiten. Das Endgerät kann somit sofort mit dem korrekten Timing Advance an die neue Basissta tion senden, ohne zuvor eine Timing Advance-Messung durch die neue Basisstation und die Übermittlung des Meßergebnisses ab warten zu müssen.

Es liegt auf der Hand, daß eine Synchronisation der Zeitnor male zweiter Basisstationen kaum jemals völlig fehlerfrei sein kann. Falls ein Synchronitätsfehler dazu führt, daß das Endgerät für die neue Basisstation einen zu großen Wert des Timing Advance berechnet und dementsprechend zu früh sendet, so hat dies zur Folge, daß ein Teil seines Signals an der neuen Basisstation noch während der Guard Period eines vor hergehenden Zeitschlitzes eintrifft und dadurch verloren geht. Da Vorzeichen und Betrag des Synchronitätsfehlers nicht bekannt sind, kann das Endgerät ihn auch nicht bei der Neu festlegung seines Timing Advance-Wertes berücksichtigen, um so sein Signal an der neuen Basisstation mit dem ihm zuge teilten Zeitfenster zu synchronisieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum An passen des Timing Advance eines mobilen Endgeräts beim syn chronen Handover von einer ersten zu einer zweiten Basissta tion eins Funk-Kommunikationssystems anzugeben, bei dem eine Neumessung des Timing Advance-Wertes durch die zweite Basis station weitgehend vermieden werden kann, und bei dem dennoch keine Datenverluste aufgrund einer fehlerhaften Festlegung des Timing Advance-Wertes durch das Endgerät auftreten.

Die Erfindung basiert auf der Einsicht, daß zwar der tatsäch liche Synchronitätsfehler zwischen zwei Basisstationen im Einzelfall eines spezifischen Handover nicht angegeben werden kann, daß es aber in der Regel möglich ist, die Genauigkeit der Synchronität der zwei Basisstationen anzugeben, d. h. eine obere Grenze für den Betrag des Synchronitätsfehlers abzu schätzen, den dieser mit einer vorgegebenen Wahrscheinlich keit nicht überschreiten wird.

Durch eine Verminderung des von dem Endgerät anhand einer Zeitverschiebung zwischen den Zeitnormalen der zwei Basissta tionen ermittelten Timing Advance-Wertes, also ein Verzögern des Sendens durch die Teilnehmerstation, in Abhängigkeit von der bekannten Genauigkeit der Synchronität, wird erreicht, daß das mit vermindertem Timing Advance ausgestrahlte Funk signal des Endgeräts an der zweiten Basisstation zwar mögli cherweise nicht unmittelbar zu Beginn des zugeteilten Zeit schlitzes, auf keinen Fall jedoch vor Beginn des Zeitschlit zes, eintrifft. Ein Hineinreichen des Funksignals in die auf den Zeitschlitz folgende Guard Period kann hingegen toleriert werden.

Vorzugsweise beträgt die Verminderung des Timing Advance- Wertes das Zweifache der in Zeiteinheiten angegebenen Genau igkeit der Synchronität.

Falls die Genauigkeit der Synchronität zu schlecht ist, könn te eine Verminderung des anhand der gemessenen Zeitverschie bung korrigierten Timing Advance-Wertes dazu führen, daß we sentliche Teile des Funksignals in die Guard Period oder so gar in den nachfolgenden Zeitschlitz einer anderen Station an der Basisstation hineinfallen. In einem solchen Fall ist es zweckmäßiger, von einer Korrektur des Timing Advance-Wertes völlig abzusehen und zum Senden an die zweite Basisstation einen Timing Advance-Wert von 0 zu verwenden. In diesem Fall ist eine Neumessung des Timing Advance durch die zweite Ba sisstation unumgänglich.

Vorzugsweise wird die Genauigkeit der Synchronität der zwei am Handover beteiligten Basisstationen dem Endgerät im Laufe des Handover-Prozesses signalisiert. Dies erlaubt es dem Netzbetreiber, für jedes Paar von Basisstationen, die an ei nem Handover beteiligt sein können, die Genauigkeit der Syn chronität im Einzelfall zu berechnen oder zu messen, und ei nen so erhaltenen Genauigkeitswert allen Endgeräten zur Ver fügung zu stellen, die ein Handover zwischen besagten zwei Basisstationen durchführen müssen.

Alternativ sind auch heuristische Abschätzungen der Genauig keit der Synchronität vorstellbar. So kann z. B. angenommen werden, daß die Genauigkeit der Synchronität proportional zum Abstand zwischen zwei Basisstationen ist. Der Abstand zur ersten Basisstation ist dem Endgerät aus seinem vor dem Han dover verwendeten Timing Advance bekannt. Wenn man davon aus geht, daß der Abstand zur zweiten Basisstation von ähnlicher Größenordnung wie der zur ersten sein wird, so kann das End gerät direkt aus dem Timing Advance-Wert einen Schätzwert für die Genauigkeit der Synchronität ableiten.

Für die technische Handhabung ist es zweckmäßig, wenn die Paare von Basisstationen des Funk-Kommunikationssystems je nach Genauigkeit ihrer Synchronität in eine von mehreren Klassen eingeordnet werden, und dem Endgerät jeweils die Klasse signalisiert wird, zu der dasjenige Paar von Stationen gehört, zwischen denen der Handover stattfindet. So kann die Signalisierung der Genauigkeit der Synchronität auf die Über tragung einer kleinen Bitzahl begrenzt werden. Wenn das End gerät die obere Grenze einer solchen Klasse als Wert für die Genauigkeit der Synchronität annimmt, wird ein verfrühtes Eintreffen des Signals an der Basisstation unabhängig vom tatsächlichem Wert der Genauigkeit sicher vermieden.

Vorzugsweise beträgt die Zahl der Klassen wenigstens drei. Zu diesen Klassen gehört vorzugsweise eine, wo die Genauigkeit der Synchronität so gut ist, daß von einer Verminderung des anhand der gemessenen Zeitverschiebung korrigierten Timing Advance-Wertes vollends abgesehen werden kann. Eine solche Klasse umfaßt zweckmäßigerweise Paare von Stationen, bei de nen die Genauigkeit der Synchronität einen Grenzwert im Be reich 100-500 ns nicht überschreitet.

Eine weitere Klasssenunterteilung grenzt zweckmäßigerweise diejenigen Paare von Stationen, wo eine Verminderung des Ti ming Advance-Wertes um einen von der Genauigkeit der Synchro nität abgeleiteten Wert sinnvoll ist, gegen jene Paare ab, wo die Genauigkeit der Synchronität so schlecht ist, daß eine völlige Neubestimmung des Timing Advance durch die zweite Ba sisstation vorteilhafter ist. Der Grenzwert für diese Unter teilung liegt zweckmäßigerweise im Berech zwischen 500 ns und 2,5 µs.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Funk-Kommuni kationssystems, in dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Bestimmung des Timing Advance-Werts durch ein Endgerät im Falle eines Handovers;

Fig. 3 + 4 die Auswirkungen von Synchronitätsfehlern auf die Bestimmung des Timing Advance-Werts;

Fig. 5 die Berücksichtigung der Genauigkeit der Synchroni tät bei der Festlegung eines Timing Advance-Werts durch das Endgerät.

Fig. 1 zeigt die Struktur eines Funk-Kommunikationssystems, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist. Es um faßt eine Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC, die un tereinander vernetzt sind, beziehungsweise den Zugang zu ei nem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilver mittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einem Basisstati onscontroller BSC verbunden. Jeder Basisstations-Controller BSC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu wenigstens einer Basisstation, hier Basisstationen BS1, BS2. Jede solche Ba sisstation kann über eine Funkschnittstelle eine Nachrichten verbindung zu Endgeräten wie etwa dem Endgerät MS aufbauen, das sich in der entsprechenden Zelle Z1 bzw. Z2 aufhält.

Zur Bezeichnung der Funktionseinheiten des Funk-Kommunika tionssystems wird hier und im folgenden die vom GSM-System vertraute Terminologie verwendet. Das Problem, das durch die vorliegende Erfindung gelöst wird, ist jedoch allen Zeitmul tiplex-Funk-Kommunikationssystemen gemeinsam, in denen die Basisstationen benachbarter Zellen miteinander synchronisiert sind. Daher darf der Betreff "Basisstation", so wie er im folgenden verwendet wird, in keiner Weise als eine Einschrän kung auf GSM und verwandte Systeme verstanden werden, sondern er schließt auch Funkstationen beliebiger anderer Zeitmulti plex-Funk-Kommunikationssysteme ein.

Fig. 2 veranschaulicht die Anpassung des Timing Advance eines Endgeräts MS bei einem Handover von einer ersten Basisstation BS1 zu einer zweiten Basisstation BS2 in dem Idealfall einer perfekten Synchronisation der zwei Basisstationen. Jede Ba sisstation und das Endgerät sind in Fig. 2 durch Zeitachsen, als Pfeile dargestellt, an denen an ihnen ablaufende Ereig nisse zeitlich geordnet dargestellt sind. Perfekte Synchroni sation bedeutet hier, daß die zwei Basisstationen BS1, BS2 ein Zeitnormal wie etwa den Beginn eines Rahmen zu exakt dem gleichen Zeitpunkt aussenden, was in der Figur durch zwei Ge raden N1, N2 symbolisiert ist, die jeweils zum Zeitpunkt t = 0 von der Basisstation BS1 bzw. BS2 ausgehen. Das Zeitnormal N1 erreicht das Endgerät MS zum Zeitpunkt t = d1/c, wobei d1 die Weglänge zwischen der Basisstation BS1 und dem Endgerät MS ist. Diese Verzögerung d1/c ist auch der Wert des Timing Ad vance TA1, den das Endgerät MS zum Senden an die Basisstation BS1 verwendet.

Die Teilnehmerstation MS verwendet für die zeitliche Steue rung ihrer Aufgaben vor dem Handover eine lokale Zeitskala, die an das von der Basisstation BS1 übertragene Zeitnormal angelehnt ist. Man kann den Zeitpunkt des Eintreffens des Zeitnormals N1 an der Teilnehmerstation MS als Nullpunkt t' = 0 ihrer auf die Basisstation BS1 bezogenen Zeitskala t' defi nieren.

Dem Endgerät MS ist ein Zeitintervall zum Senden an die Ba sisstation BS1 zugeteilt, das zu einem Zeitpunkt t = t1 beginnt und durch einen schraffierten Abschnitt entlang der Zeitachse der Basisstation BS1 symbolisiert ist. Damit das vom Endgerät MS ausgestrahlte Signal die Basisstation BS1 innerhalb dieses Zeitfensters erreicht, muß es bereits zu einem Zeitpunkt t = t1 - TA1 zu senden beginnen. Da die lokale Zeitskala des End geräts gegenüber der der Basisstation BS1 um TA1 nachgeht, entspricht dies auf der Zeitskala t' des Endgeräts den Zeit punkt t' = t1 - 2 × TA1.

Das Zeitnormal N2 der Basisstation BS2 trifft am Endgerät MS um Δt = (d2 - d1)/c später ein als das Zeitnormal N1, wobei d2 der Abstand zwischen Basisstation BS2 und Endgerät MS ist. Das Eintreffen des Zeitnormals N2 definiert für das Endgerät MS einen neuen Nullpunkt t" = 0 seiner lokalen Zeitskala, von dem aus nun der Zeitpunkt zum Senden an die Basisstation BS2 festgelegt wird.

Der Abstand Δt zwischen den Eintreffzeitpunkten der zwei Zeitnormale bezeichnet das Maß, um das das Endgerät MS seinen Timing Advance-Wert korrigieren muß, um sich mit der Basis station BS korrekt verständigen zu können: Das Endgerät MS liegt als neuen Timing Advance-Wert TA2 = (d1/c) + Δt fest. Es beginnt ab t" = t1 - 2 × TA2, einen Burst an die Basisstation BS2 zu senden. Der Burst trifft zur gewünschten Zeit ab t = t1 an der Basisstation BS2 ein.

Fig. 3 zeigt den Fall eines Synchronisationsfehlers zwischen den Basisstationen BS1 und BS2: Die Basisstation BS2 sendet ihr Zeitnormal um Esync früher als die Basisstation BS1. Dies hat zur Folge, daß die von dem Endgerät MS gemessene Diffe renz zwischen den Eintreffzeitpunkten der zwei Zeitnormale N1, N2 nicht die tatsächliche Differenz der Laufzeiten von den Basisstationen zum Endgerät angibt, sondern um Esync zu gering ausfällt. Der anhand dieser Differenz Δt von dem End gerät MS berechnete neue Wert TA2 des Timing Advance ist um Esync zu klein. Der Ausgangspunkt t" = 0 der auf BS2 bezogenen Zeitskala des Endgeräts liegt um Esync früher als im Falle der Fig. 2; der von dem Endgerät MS berechnete Sendezeitpunkt t" = t1 - 2 × TA2 liegt um Esync später. Das Empfangsfenster der Basisstation BS2 für das Signal des Endgeräts, symbolisiert durch eine Schraffur an der Zeitachse der Basisstation BS2, liegt um Esync früher als das der Basisstation BS1. Das Sig nal des Endgeräts MS trifft daher an der Basisstation BS2 mit einer Verspätung von 2 × Esync ein. Diese Verspätung verhindert jedoch die Auswertung des Signals durch die Basisstation BS2 nicht, sofern die Basisstation BS2 noch in der Lage ist, in dem empfangenen Burst dessen Midamble zu identifizieren und die Abschätzung der Symbole des empfangenen Bursts an dieser Midamble zeitlich auszurichten.

Fig. 4 zeigt den entgegengesetzten Fall zu Fig. 3. Es wird angenommen, daß die Basisstation BS2 ihren Rahmen im Ver gleich zur Basisstation BS1 mit einer Verspätung Esync sen det. Das Endgerät MS mißt daher eine zu große Zeitdifferenz Δt der Eintreffzeitpunkte der Zeitnormale. Ein aus dieser Zeitdifferenz Δt berechneter Wert des Timing Advance TA2 ist daher zu groß, mit der Folge, daß das Endgerät MS zu früh zu senden beginnt. Sein Signal beginnt daher mit einer Zeitverschiebung von 2 × Esync vor Beginn des ihr zugeteilten, durch eine Schraffur an der Zeitachse der Basisstation BS2 symboli sierten Zeitfensters, an der Basisstation BS2 einzutreffen. Hier ist die Basisstation nicht mehr in der Lage, die Mi damble korrekt zu identifizieren, so daß sie das empfangene Signal nicht dem Endgerät MS zuordnen kann. Es kann sogar da zu kommen, daß die Basisstation BS2 das Signal fälschlicher weise einem anderen Endgerät zuordnet, dem ein vorhergehender Empfangszeitschlitz zugeteilt ist, mit der Folge, daß nicht nur der Empfang des den Handover durchführenden Endgeräts MS gestört ist, sondern auch der eines anderen, unbeteiligten Endgerätes. Eine solche Situation muß daher unter allen Um ständen vermieden werden.

Anhand von Fig. 5 wird beschrieben, wie diese Gefahr durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden wird. Zunächst wird für das Paar BS1, BS2 von Basisstationen eine Genauigkeit Gsync der Synchronität ermittelt, d. h. ein Grenzwert, den der Betrag des Synchronitätsfehlers Esync zu einem gegebenen Zeitpunkt mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit von z. B. 95% nicht überschreiten wird. Diese Genauigkeit der Synchro nität Gsync kann durch Messungen ermittelt oder in Kenntnis der Synchronisierung der zwei Basisstationen verwendeten Mit tel und ihrer Präzision gegebenenfalls auch berechnet werden. Diese Ermittlung kann zu einem beliebigen Zeitpunkt vor dem eigentlichen Handover stattfinden, sie ist daher in Fig. 5 nicht gezeigt.

Dem Endgerät MS, das im Begriff ist, einen Handover von der Basisstation BS1 zur Basisstation BS2 auszuführen, wird die Genauigkeit der Synchronität Gsync von einer der zwei Basis stationen signalisiert. Das Endgerät MS mißt nun, wie bereits mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben, die Differenz Δt zwischen den Eintreffzeitpunkten der Zeitnormale N1, N2 der zwei Ba sisstationen. Hieraus berechnet es einen neuen Timing Advan ce-Wert TA2 für die Kommunikation mit der zweiten Basisstati on BS2 nach der Formel

TA2 = TA1 + Δt - 2Gsync

Dies hat in dem Fall, daß die zwei Basisstationen BS1, BS2 perfekt synchronisiert sind, zur Folge, daß das Signal des Endgeräts MS an der Basisstation BS2 in einem Zeitintervall F₀ ankommt, das gegen das schraffiert dargestellte Empfangs zeitfenster um 2 × Gsync verspätet ist.

Wenn man annimmt, daß die Basisstation BS2 im Vergleich zur Basisstation BS1 um Gsync verfrüht sendet, was in der Figur der strichpunktierten Zeitnormal-Linie N2a entspricht, so mißt das Endgerät MS eine Zeitdifferenz

Δt_a = ((d2 - d1)/C) - GSync;

es ergibt sich ein Timing Advance-Wert

TA2_a = TA1 + Δt_a - 2Gsync = TA1 + ((d2 - d1)/c) - 3Gsync.

Der Timing Advance-Wert ist also um 3Gsync kleiner als im Falle von Fig. 2; gleichzeitig ist das Empfangsfenster für das Signal des Endgeräts MS an der Basisstation BS2 um Gsync verfrüht, so daß das Signal des Endgeräts MS um insgesamt 4Gsync gegen sein Empfangsfenster verzögert im Zeitintervall F_a an der Basisstation BS2 eintrifft.

Nimmt man hingegen an, daß die Basisstation BS2 eine Verspä tung von Gsync gegenüber der Basisstation BS1 hat, was der strichpunktierten Zeitnormal-Linie N2d in Fig. 5 entspricht, so ergibt sich eine Differenz zwischen den Zeitnormalen

Δt_d = ((d2 - d1)/c) + Gsync.

Der Timing Advance-Wert berechnet sich somit zu

TA2_d = TA1 + Δt_d - 2Gsync = TA1 + ((d2 - d1)/c) - Gsync.

Der Timing-Advance-Wert ist also um Gsync kleiner als bei perfekter Snchronität. Andererseits ist auch das Empfangs fenster der Basisstation BS2 gegenüber dem der Basisstation BS1 um Gsync verzögert, so daß das Signal des Endgeräts MS an der Basisstation BS2 exakt mit dem ihm zugeteilten Empfangs fenster F_d zusammenfällt.

Die Gefahr, daß das Signal des Endgeräts MS an der Basissta tion BS2 zu früh eintrifft, um korrekt ausgewertet zu werden, ist somit unabhängig vom Betrag und Richtung des tatsächli chen Synchronitätsfehlers Esync ausgeräumt.

Falls die Synchronisation der Basisstationen BS1, BS2 schlecht ist, Gsync also große Werte von z. B. 2,5 µs annimmt, so kann die Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens zu ganz erheblichen Verminderungen des Timing Advance-Werts füh ren und könnte sogar ergeben, daß der Timing Advance-Wert ne gativ wird. Ein solcher Wert entspräche einem negativen Ab stand zwischen Endgerät MS und zweiter Basisstation BS2, was offensichtlich nicht physikalisch sinnvoll ist. Falls die o ben beschriebene Berechnung einen Wert TA2 < 0 liefert, wird deshalb immer TA2 = 0 gesetzt. Um übermäßige Verminderungen des Timing Advance-Werts zu vermeiden, ist es ferner zweckmäßig, einen oberen Grenzwert für die Genauigkeit der Synchronität zu definieren, und die Anwendung des oben beschriebenen Ver fahrens nur auf solche Paare von Basisstationen innerhalb ei nes Funk-Kommunikationssystems zu beschränken, deren Synchro nität besser als dieser Grenzwert ist. Beim Handover zwischen Basisstationen, bei denen die Synchronität schlechter als dieser Grenzwert ist, verwendet das Endgerät MS für die Kom munikation mit der zweiten Basisstation einen Timing Advance- Wert TA2 = 0 so lange, bis die Basisstation BS2 einen Befehl zum Einstellen eines von ihr gemessenen Werts übermittelt.

Einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zufolge wird beim Handover zwischen zwei Basisstationen nicht notwendiger weise die Genauigkeit der Synchronität an das Endgerät signa lisiert, die für die zwei Basisstationen ermittelt worden ist, sondern es wird lediglich eine Angabe über die Zugehö rigkeit des betreffenden Paares von Basisstationen zu einer von mehreren Genauigkeitsklassen übertragen. Auf diese Weise reduziert sich die für die Signalisierung der Genauigkeit er forderliche Bitzahl auf den Zweierlogarithmus der Zahl der Klassen. In der Praxis sind vier oder sogar nur drei Klassen ausreichend: Eine erste Klasse, zu der streng gekoppelte Paa re von Stationen mit einer Genauigkeit der Synchronität von typischer Weise ca. ±100 ns gehören. Beim Handover zwischen zwei solchen Stationen kann die oben beschriebene Berücksich tigung der Genauigkeit Gsync bei der Festlegung des neuen Ti ming Advance-Werts TA2 im ungünstigsten Falle zu einer Verzö gerung des Signals um 400 ns führen, was z. B. bei einem UMTS- Funk-Kommunikationssystem mit einem Spreizfaktor von 16 weni ger als die Dauer von zwei Chips (1 Chip = ca. 250 ns) ist. Beim Handover zwischen Paaren von Basisstationen, die dieser Genauigkeitsklasse angehören, kann daher von der Berücksich tigung der Genauigkeit der Synchronität bei der Festlegung des neuen Timing Advance-Werts vollends abgesehen werden, da daraus resultierende Zeitverschiebungen die Erkennung der - Midamble und damit die Symbolabschätzung an der Basisstation BS2 nicht beeinträchtigen können.

Eine zweite Klasse umfaßt Paare von Basisstationen mit einer mittleren Genauigkeit der Synchronität Gsync von typischer weise ±500 ns. Bei einem solchen Wert von Gsync kann dessen Berücksichtigung bei der Festlegung von TA2 im schlimmsten Fall zu einem um 2 µs verzögerten Eintreffen des Signals an der Basisstation BS2 führen.

Ein dritte Genauigkeitsklasse enthält jene bereits oben schon angesprochenen Paare von Basisstationen, bei den die Genauig keit der Synchronität so schlecht ist, daß deren Berücksich tigung bei der Festlegung von TA2 zu unzweckmäßig großen Ver spätungen des Signals an der Basisstation BS2 führen kann.

Wenn dem Endgerät MS die Zugehörigkeit der Basisstationen BS1 und BS2 zu der zweiten Klasse signalisiert worden ist, so legt es den oberen Genauigkeitsgrenzwert dieser Klasse als Gsync der Bestimmung von TA2 zugrunde.

Bei Verwendung von drei Klassen können beispielsweise alle Paare von Basisstationen mit Gsync < 200 ns in die erste Klasse, solche mit 200 ns < Gsync ≦ 1 µs in die zweite und alle mit Gsync < 1 µs in die dritte Klasse eingeteilt werden. Um die sich durch Berücksichtigung von Gsync ergebenen Sig nalverzögerungen im Einzelfall möglichst klein zu halten, kann es wünschenswert sein, die zweite Klasse feiner zu un terteilen. So ist z. B. auch eine Unterteilung denkbar, wo ei ne Klasse 2a alle Paare von Stationen mit 200 ns < Gsync ≦ 500 ns und an der Klasse 2b die Paare mit 500 ns < Gsync ≦ 1,5 µs enthält. In einem solchen Fall würde das Endgerät MS beim Handover zwischen Stationen der Klasse 2a eine Genauig keit = 500 ns, im Falle von Stationen der Klasse 2b eine Ge nauigkeit Gsync = 1,5 µs der Bestimmung von TA2 zugrunde le gen.

Claims

1. Verfahren zum Anpassen des Timing Advance (TA1, TA2) ei nes mobilen Endgeräts (MS) beim synchronen Handover von einer ersten zu einer zweiten Basistation (BS1; BS2) eines Funk- Kommunikationssystems, bei dem eine Zeitverschiebung (Δt) zwischen Zeitnormalen (N1, N2, N2a, N2d), die das Endgerät (MS) von den zwei Basisstationen (BS1, BS2) empfängt, gemes sen wird und ein von dem Endgerät (MS) vor dem Handover zum Senden an die erste Basisstation (BS1) verwendeter Timing- Advance-Wert (TA1) anhand der gemessenen Zeitverschiebung (Δt, Δt_a, Δt_d) korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der korrigierte Timing-Advance-Wert um einen von der Genauig keit (Gsync) der Synchronität der zwei Basisstationen (BS1, BS2) abgeleiteten Wert vermindert und als Timing-Advance-Wert (TA2) zum Senden an die zweite Basisstation (BS2) verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeleitete Wert das Zweifache der in Zeiteinheiten ange gebenen Genauigkeit (Gsync) der Synchronität ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß wenn die Genauigkeit (Gsync) der Synchronität einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, der zum Senden an die zweite Basisstation verwendete Timing-Advance- Wert (TA2) auf Null gesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Genauigkeit (Gsync) der Syn chronität dem Endgerät (MS) signalisiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar der zwei Basisstationen (BS1, BS2) je nach Genauig keit ihrer Synchronität in eine von mehreren Klassen einge ordnet wird, und daß dem Endgerät (MS) die Klasse signali siert wird, zu der das Paar gehört.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Klassen wenigstens drei beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, daß ein erster Grenzwert der Genauigkeit, der eine erste und eine zweite Klasse voneinander trennt, zwischen 100 und 500 ns beträgt, und daß, falls die Genauigkeit der Synchroni tät besser als der erste Grenzwert ist, der von der Genauig keit der Synchronität abgeleitete Wert gleich 0 gesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß ein zweiter Grenzwert der Genauigkeit, der eine zweite von einer dritten Klasse trennt, zwischen 500 ns und 2,5 µs beträgt, und daß falls die Genauigkeit der Syn chronität in die zweite Klasse unterhalb des zweiten Grenz wertes fällt, der von der Genauigkeit der Synchronität abge leitete Wert gleich dem Zweifachen des zweiten Grenzwertes gesetzt wird.

9. Funk-Kommunikationssystem mit einer Mehrzahl von mit ei ner bekannten Genauigkeit miteinander synchronisierten Zellen (Z1, Z2), dadurch gekennzeichnet, daß es bei einem Handover eines Endgeräts (MS) zwischen zwei seiner Zellen (Z1, Z2) dem Endgerät (MS) eine Angabe über die Synchronität dieser zwei Zellen (Z1, Z2) signalisiert.