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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Synchronisieren von
Stationen in einem Funk-Kommunikationssystem mit den oberbegrifflichen
Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Bei
digitalen Funk-Kommunikationssystemen, beispielsweise dem Mobilfunksystem
GSM (Global System for Mobile Communications), werden Informationen
wie beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten mit
Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle übertragen.
Die Funkschnittstelle dient als eine Verbindung zwischen einer Basisstation
und einer Vielzahl von Teilnehmerstationen, wobei die Teilnehmerstationen beispielsweise
Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das
Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen,
die in einem für
das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.
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Um
den Bedarf des zur Verfügung
stehenden Spektrums an der knappen Ressource "Trägerfrequenz" besser zu decken,
wurden synchrone Multiplexverfahren auf der Basis eines frequenz-,
zeit- und/oder spreizcodeselektiven Vielfachzugriffs zur Verteilung
der Übertragungskapazität eines
Kanals auf mehrere Verbindungen eingeführt. Hierzu wird in Absprache
zwischen Sender und Empfänger
unter Einbeziehung eventueller Vermittlungsknoten ein vorgegebenes
Raster aus sende- und empfangssynchronen Frequenzbändern, Zeitschlitzen
und/oder Codese quenzen genutzt. Die Sender ordnen die Daten der
einzelnen Verbindungen diesem Raster zu und die Empfänger separieren
aus dem empfangenen Datenstrom die für sie bestimmten Daten. Für die dritte
Mobilfunkgeneration UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
sind z.B. zwei Modi vorgesehen, wobei ein Modus einen FDD-Betrieb (Frequency
Division Duplex) und der andere Modus einen TDD-Betrieb (Time Division
Duplex) zugrunde legt. Diese Modi finden ihre Anwendung in unterschiedlichen
Frequenzbändern,
wobei beide Modi ein codeteilendes CDMA-Teilnehmer-Separierungsverfahren
(CDMA: Code Division Multiple Access) unterstützen.
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Bei
solchen Kommunikationssystemen, insbesondere einem Mobilfunksystem
mit CDMA-Komponente, bei dem die einzelnen Teilnehmerstationen oder
einzelne Verbindungen durch die Verwendung von verschiedene Spreiz-
und Scramblingcodes unterschieden werden, ist ein unkoordinierter
Betrieb der einzelnen Teilnehmer nicht möglich. Voraussetzung ist eine
zuvor geplante zellulare Netzstruktur, in der sich ortsfeste Basisstationen
befinden. Mittels einer solchen Anordnung sind eine Codevergabe
und deren Optimierung nur zentral möglich. Insbesondere ist eine
Synchronisierung auf eine gemeinsame Taktung und/oder Frequenz verschiedener
miteinander kommunizierender Stationen erforderlich.
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Zur
Erfüllung
dieser Forderungen wird eine zentrale Steuerung der Codezuweisung,
der zeitlichen Synchronität
und der einzelnen Sendeleistungen eingesetzt. Dies kann mit der
bekannten zellularen Struktur von Mobilfunksystemen aufwandsgünstig erreicht
werden, wobei Codezuweisung, Leistungsregelung und zeitliche Steuerung
der Mobilfunk-Teilnehmerstationen zentral durch eine Basisstation
innerhalb der Zelle ausgeführt
werden. Man spricht hier von koordinierten aber auch durch Netz planung
optimierten Systemen, die bei allen öffentlichen und lizensierten
Mobilfunksystemen Anwendung finden. Es handelt sich aber nicht um
dezentrale Verfahren zur Synchronisierung oder Codevergabe, sondern
um Verfahren, die nur den Betrieb eines koordinierten Funksystems
ermöglichen.
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Bei
bisher bekannten Mobilfunksystemen wird somit von einem geplanten
zellularen Netzwerk mit ortsfesten Basisstationen ausgegangen. Unter diesen
Voraussetzungen kann angenommen werden, dass die Basisstationen
mit einem genauen Frequenznormal ausgestattet sind und über einen
Synchronisierungskanal ein in der Regel bekanntes Signal aussenden.
Mit Hilfe dieses Signals können
sich die mobilen Teilnehmerstationen in Frequenz und Zeit synchronisieren.
Nach erfolgreicher Synchronisation können dann von der mobilen Teilnehmerstation
weitere Informationen auf anderen Kanälen empfangen und gelesen werden,
die von der Basisstation ausgesendet werden. In einem Netz, in dem
es keine ortsfesten Basisstationen gibt oder in dem Basisstationen
nur in geringer Dichte aufgestellt sind, können sich die mobilen Teilnehmerstationen
nicht synchronisieren.
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Innerhalb
solcher Kommunikationssysteme, insbesondere innerhalb von Mobilfunksystemen
mit TDMA-Komponente, fehlt jedoch ein Synchronisierungsverfahren,
das einen unkoordinierten Betrieb der einzelnen Teilnehmerstationen
ermöglicht.
Bei Systemen, bei denen nicht von einer zuvor geplanten zellularen
Netzstruktur ausgegangen werden kann, in der sich zentrale ortsfeste
Basisstationen befinden, ist eine erforderliche Synchronisierung
unabhängiger
Basis- oder Teilnehmerstationen nicht möglich. Insbesondere besteht
das Problem, wie sich einzelne Stationen untereinander in Frequenz
und Zeit synchronisieren, wenn nicht immer auf eine ortsfeste Referenz, wie
z.B. auf eine Basisstation mit höherer Frequenzgenauigkeit,
zurückgegriffen
werden kann.
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DE 40 03 820 C2 zeigt
eine primäre
Teilnehmerstation und mindestens eine sekundäre Teilnehmerstation, wobei
die primäre
Teilnehmerstation Synchronisationssignale liefert, die von der sekundären Teilnehmerstation
zur Einstellung ihrer zeitlichen Zyklen erfasst werden. Dabei wird
eine Basisstation eines Funktelefonsystems simuliert, die in bestimmten Situationen
an die Stelle einer tatsächlichen
Basisstation tritt.
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DE 696 00 457 T2 beschreibt
Mobilstationen eines Mobilfunksystems, die auf einem sogenannten „Direktmoduskanal" miteinander kommunizieren.
Zur Einsparung von Energie wird während vorbestimmter Rahmen
ein Steuerkanal des Mobilfunksystems durch eine betrachtete Mobilstation
nicht überwacht, jedoch
ist diese Mobilstation in der Lage, einen sogenannten Wiedereintrittsrahmen
auf dem Direktmoduskanal zu erfassen. Bei dessen Eintritt beginnt
die Mobilstation damit, auf dem Direktmoduskanal zur Anpassung ihrer
Zeitschlitz- und ihrer Rahmensynchronisation zu kommunizieren und
ihre eigene Übertragung
so anzupassen, dass Übereinstimmung mit
der Synchronisation des Steuerkanals des Mobilfunksystems erzielt
wird.
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DE 196 34 740 A1 beschreibt
einen Oszillator einer Funkfeststation, der mit Hilfe eines festnetzseitig übertragenen
digitalen Nachrichtensignals STM zur Kompensation einer Frequenzdrift
abgestimmt wird. Zur Kompensation wird die Pulsfolgefrequenz des
Taktes des Nachrichtensignals STM verwendet. Das Nachrichtensignal
beinhaltet einen sogenannten „Qualitätsindikator" zur Anzeige von
Bereichen mit einer hohen Frequenzgenauigkeit. Während dieser Bereiche erfolgt
die Kompensation der Frequenzdrift des Oszillators.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Synchronisieren
von Funk-Stationen untereinander in Frequenz und/oder Zeit für den Fall vorzuschlagen,
dass nicht oder zeitweilig nicht auf eine ortsfeste Referenz zurückgegriffen
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafterweise
kann durch das Verfahren zum Synchronisieren von Stationen in einem Funk-Kommunikationssystem,
bei dem zur Synchronisierung anderer Stationen von einer Station
ein Synchronisierungssignal über
die Schnittstelle übertragen
wird und das Synchronisierungssignal entsprechend der eigenen Synchronisierung
dieser Station erzeugt und übertragen
wird eine Synchronisierung anderer Stationen dezentral und temporär erfolgen,
wobei die zumeist mobilen Stationen nicht untereinander bekannt
oder koordiniert sein müssen.
Bei einem solchen System muss entsprechend auch nicht mehr von einer
zuvor geplanten zellularen Netzstruktur ausgegangen werden, in der
sich zentrale ortsfeste Basisstationen befinden. In einem Netz,
in dem es keine ortsfesten Basisstationen gibt oder in dem Basisstationen
nur in geringer Dichte aufgestellt sind, können sich entsprechend ausgestattete
Kommunikationsvorrichtungen, insbesondere mobile Teilnehmerstationen
adhoc untereinander synchronisieren. Insbesondere kann eine netzweite
grobe Synchronisation verschiedener Stationen erreicht werden, wobei
die Synchronisierung von Station zu Station weitergegeben wird.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Wenn
das Synchronisierungssignal oder ein weiteres Signal den momentanen
Synchronisierungsgrad der Station signalisiert, können andere das
Synchronisierungssignal empfangende Stationen feststellen, ob dieses
empfangene Synchronisierungssignal zu einer Verbesserung der eigenen
Synchronisierung führen
kann.
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Insbesondere
die Form und/oder die Häufigkeit
der Übertragung
des Synchronisierungssignals oder ein in dem Signalisierungssignal übertragener Wert
des Synchronisierungsgrads können
verwendet werden, um den momentanen Synchronisierungsgrad der Station
zu signalisieren, die das Synchronisierungssignal aussendet. Dadurch
können
sich Stationen mit niedrigem Synchronisierungsgrad nach Stationen
mit höherem
Synchronisierungsgrad synchronisieren.
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Wenn
die sich synchronisierende Station ihren Synchronisierungsgrad um
zumindest eine Einheit gegenüber
dem Synchronisierungsgrad der das Synchronisierungssignal sendenden
Station erniedrigt, kann berücksichtigt
werden, dass bei einer solchen Synchronisierung oftmals eine Verschlechterung
der Synchronisierung ergibt. Entsprechend kann auch berücksichtigt
werden, das sich die Synchronisierung mit der Zeit verschlechtert,
wenn die synchronisierte Station ihren Synchronisierungsgrad pro
vorbestimmter verstrichener Zeitdauer seit ihrer letzten eigenen
Synchronisierung reduziert.
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Um
zu verhindern, dass eine Station sich nach einer schlecht synchronisierten
Station synchronisiert, kann festgelegt werden, dass die Station nach
Unterschreiten eines niedrigsten oder eines festgelegt niedrigen
Wertes kein Synchronisie rungssignal überträgt. Die Station überträgt jedoch
zweckmäßigerweise
trotz Unterschreiten eines niedrigsten oder eines festgelegt niedrigen
Wertes ein Synchronisierungssignal, falls kein anderes Synchronisierungssignal
auf der Schnittstelle detektiert wird, um eine Kommunikation zwischen
zwei Stationen entfernt von anderen Stationen zu ermöglichen.
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Die
Verwendung eines solchen Verfahrens und/oder einer entsprechenden
Kommunikationsvorrichtung ist in einem unkoordinierten Mobilfunksystem
mit zellularer und/oder nichtzellularer Struktur möglich. Insbesondere
Stationen in einem Mobilfunksystem mit TDMA- und/oder FDMA- und/oder
CDMA-Betriebsart
können
um derartige Funktionen zur Synchronisierung erweitert werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine
einfache Form eines Funk-Kommunikationsnetzes
mit einer Kommunikationsverbindung zwischen einer Netzstation und
einer Teilnehmerstation sowie dieser Teilnehmerstation und einer weiteren
Teilnehmerstation.
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Wie
aus 1 ersichtlich, ist das nachfolgend beschriebene
Verfahren insbesondere in einem Kommunikationssystem, z.B. einem
Mobilfunksystem anwendbar. Das beispielhaft dargestellte Mobilfunksystem
als ein für
sich bekanntes Funk-Kommunikationssystem
weist eine Vielzahl von Netzelementen auf, insbesondere netzseitig
Mobilvermittlungsstellen MSC, Einrichtungen RNM zum Zuteilen von funktechnischen
Ressourcen, als Sende-/Empfangseinrichtungen Basisstationen BS und
teilnehmerseitig in der untersten Hierarchieebene als Sende- /Empfangseinrichtungen
Teilnehmerstationen MS.
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Die
Mobilvermittlungsstellen MSC, die untereinander vernetzt sind und
von denen hier nur eine dargestellt ist, stellen den Zugang zu einem
Festnetz oder einem anderen Funknetz her. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstellen
MSC mit jeweils zumindest einer Einrichtung RNM zum Zuteilen von funktechnischen
Ressourcen verbunden. Jede dieser Einrichtungen RNM ermöglicht wiederum
eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS. Eine solche
Basisstation BS kann über
eine Funkschnittstelle V eine Verbindung zu Teilnehmerstationen,
z.B. mobilen Stationen MS oder anderweitigen mobilen und stationären Endgeräten aufbauen.
Durch jede Basisstation BS wird vorteilhafterweise zumindest eine
Funkzelle Z gebildet. Bei einer Sektorisierung oder bei hierarchischen
Zellstrukturen werden pro Basisstation BS auch mehrere Funkzellen
Z versorgt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mit eigenständiger Synchronisierung
von Stationen untereinander, sind solche Einrichtungen und die Bereitstellung
von Zellen Z jedoch auch gänzlich
entbehrlich.
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In 1 ist
beispielhaft eine bestehende Verbindung V zur Übertragung von Nutzinformationen
und Signalisierungsinformationen zwischen einer mobilen Station
MS und einer Basisstation BS dargestellt. Übertragungen in Aufwärtsrichtung
UL (Uplink) erfolgen von der Basisstation BS zur mobilen Station
MS, Übertragungen
in Abwärtsrichtung
DL (Down Link) in umgekehrter Richtung. Weiterhin ist ein Organisierungskanal
(FACH oder BCCH: Broadcast Control CHannel) dargestellt, der zur Übertragung
von Nutz- und Signalisierungsinformationen mit einer definierten
Sendeleistung von jeder der Basisstationen BS für alle mobilen Stationen MS
im Bereich der Funkzelle Z bereitgestellt wird. Insbesondere können mit
derartigen Orga nisierungskanälen auch
Synchronisierungsinformationen zur Synchronisierung einer Teilnehmerstation
hinsichtlich Zeit und Frequenz übertragen
werden.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
weisen die Teilnehmerstation MS und/oder eine Netzstation, wie die
Basisstation BS, eine Einrichtung Y bzw. X auf, die zum eigenständigen Synchronisieren
der Station anhand empfangener Signale ausgelegt ist. Diese Einrichtung
wertet dazu bevorzugt spezielle, nachfolgend beschriebene Synchronisierungssignale
S beliebiger anderer Stationen oder sonstiger Signalquellen mit
z.B. einer festen Taktung aus.
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Für das dabei
angewendete Synchronisierungsverfahren werden von Stationen oder
vorhandenen festen Synchronisierungsquellen auf der Luftschnittstelle
entsprechend bei den zu synchronisierenden Stationen MS, BS auswertbare
Synchronisierungssignale S ausgesendet.
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Vorteilhafterweise
senden auch die mobilen Teilnehmerstationen MS solche Synchronisierungssignale
S aus. Dadurch kann eine andere Station MSx, die sich außerhalb
der Reichweite der Basisstation BS aber innerhalb der Reichweite
der Teilnehmerstation MS befindet, ebenfalls ein Synchronisierungssignal
S empfangen und sich relativ zu der Teilnehmerstation MS synchronisieren.
Dieses Verfahren setzt dadurch vorteilhafterweise keine zellulare
Netzstruktur voraus.
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Die
Teilnehmerstation MS sendet insbesondere in Abhängigkeit von ihrer momentan
erreichten, z.B. in Stufen eingeteilten Synchronisierungsgenauigkeit,
im folgenden Synchronisierungsgrad genannt, ein solches Synchronisierungssignal
in bestimmter Häufigkeit
aus. Mit der Art oder einem bestimmten Wert des Synchronisierungssignales
wird signalisiert, welche Ge nauigkeit diese Teilnehmerstation MS
hinsichtlich ihrer Zeit und/oder Frequenz hat. Damit wird auch innerhalb
eines unkoordinierten Netzes eine Hierarchie eingeführt.
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Der
Synchronisierungsgrad kann entsprechend in eine Anzahl von Stufen,
z.B. 32 Stufen, eingeteilt werden. Ortsfeste Stationen mit exakter
bzw. sehr genauer Referenz signalisieren regelmäßig den höchsten Synchronisierungsgrad.
Auf dieses Synchronisierungssignal sollten sich alle mobilen Teilnehmerstationen
MS, MSx synchronisieren.
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Teilnehmerstationen
mit geringerem Synchronisierungsgrad können sich so nach Teilnehmerstationen
mit höherem
Synchronisierungsgrad synchronisieren. Empfängt eine Teilnehmerstation
MS, MSx verschiedene Synchronisierungssignale S, so wählt sie
das Synchronisierungssignal S mit dem höchsten Synchronisierungsgrad
aus.
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Vorzugsweise
registrieren bzw. übernehmen die
weiteren Teilnehmerstationen MSx ihre Synchronisierung um eine Einheit
erniedrigt. Bei der Synchronisation bzw. bei Übernahme des Synchronisierungsgrades
wird der Synchronisierungsgrad entsprechend um eine Stufe erniedrigt
werden, um dadurch den möglichen
Ungenauigkeiten während
des Synchronisierungsprozesses Rechnung zu tragen.
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Es
ist zu erwarten, dass aufgrund einer Drift des lokalen Oszillators
in den Teilnehmerstationen MS, MSx der Synchronisierungsgrad mit
der Zeit abnehmen wird. Diese Drift ist je nach Güte der Oszillatorschaltung
unterschiedlich und auch von Schwankungen der Umgebungstemperatur
und der Versorgungsspannung der Schaltung abhängig. Dennoch kann ein mittlerer "worst-Case" bzw. Schlechtestfall-Wert
für eine
Station bestimmt werden, der als Parameter für die kontinuierliche Re duzierung
des Synchronisierungsgrades über
die Zeit verwendet werden kann. Eine Reduzierung von z.B. 1 ppm/min führt dazu,
dass der Synchronisierungsgrad pro Minute reduziert wird, was wiederum
das auszusendende Synchronisierungssignal verändert.
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Der
aktuelle Synchronisierungsgrad der Station MS, MSx kann auch die
Häufigkeit
bestimmen, mit der das Synchronisierungssignal abgestrahlt wird.
Bei kleineren Grad wird das Signal entsprechend seltener abgestrahlt.
Nach Unterschreiten der niedrigsten oder einer festgelegten niedrigen
Stufe soll kein Synchronisierungssignal abgestrahlt werden. Falls
kein anderes Signal auf der Luftschnittstelle detektiert wird, kann
jedoch trotzdem noch ein Synchronisierungssignal S ausgesendet werden,
um zwei unabhängige
Teilnehmerstationen MS und MSx untereinander zu synchronisieren.
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So
ist es z.B. auch möglich,
bei gewählter Beispielparametrisierung
von 32 Stufen und einer maximalen Drift von 1 ppm/min während einer
Zeitspanne von über
30 Minuten den Synchronisierungsgrad herunterzusetzen, wenn während dieser
Zeit keine erneuter Synchronisierungsvorgang möglich war. Die Wahrscheinlichkeit,
dass gerade bei einer mobilen Teilnehmerstation MS während dieser
Zeitspanne ein Synchronisierungssignal mit höheren Synchronisierungsgrad
detektiert wird, ist relativ hoch. Je nach Mobilität und Dichte
der Teilnehmerstationen Ms, MSx kann so für alle Teilnehmerstationen
in einem Netz eine grobe, insbesondere zeitliche Synchronisation
erreicht werden, um z.B. eine Zeitschlitzstruktur, wie sie bei TDMA-Systemen
verwendet wird, zu erstellen oder aufrecht zu erhalten.
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Außerdem ist
es mit diesem Verfahren möglich,
einen hohen Synchronisierungsgrad, welcher z.B. von einer ortsfesten
Station BS verbreitet wird, durch Mehrfachweitergabe ("multi hops") über weitaus
größere Fläche zu verteilen,
als die Reichweite der ortsfesten Station BS alleine zulassen würde.
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Vorteilhafterweise
sollte die Anzahl der Synchronisierungsweitergaben beschränkt werden.
Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass wie vorstehend
beschrieben, bei jedem Synchronisierungsvorgang der weitergereichte
Synchronisierungsgrad um eine Einheit erniedrigt wird. Bei dem Parametrisierungsbeispiel
würde dies
bedeuten, dass maximal 31 Hops bzw. Weitergaben möglich wären.
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Durch
die Anpassung des von der jeweiligen Teilnehmerstation ausgesendeten
Synchronisierungssignals in Form und Häufigkeit in Abhängigkeit vom
Synchronisierungsgrad soll erreicht werden, dass die Synchronisierungssignale
der Teilnehmerstationen sicherer und öfter detektiert werden können, die
einen höheren
oder sichereren Synchronitätsgrad
besitzen.
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Wird
die "Form" des Synchronisierungssignales
als Parameter für
den Synchronisierungsgrad gewählt,
kann die Form z.B. durch zeitliche Länge, Signalleistung, zeitliche
Position innerhalb eines Fensters, Belegung der Träger bei
Mehrträgersystemen,
Verwendung von bestimmten Codes oder Codegruppen bei CDMA-Systemen
bestimmt werden. So ist es offensichtlich, dass die Signale, die
eine größere Signalleistung
haben und/oder eine längere
Zeit belegen und/oder in reservierten Positionen in einem Zeitrahmen
ausgesendet werden und/oder durch bestimmte Trägerbelegungsmuster bei Mehrträgerverfahren
definiert sind und/oder reservierte Codes bei CDMA-Systemen verwenden
und/oder öfter
ausgesendet werden eine höhere
Detektionswahrscheinlichkeit besitzen und somit einen sicheren und
genaueren Synchronisierungsvorgang ermöglichen.
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Durch
die Einführung
eines solchen hierarchischen Synchroni sierungsverfahrens, bei dem
mit Hilfe von bestimmten Synchronisierungssignalen die Synchronisierungsgenauigkeit
des Senders in Stufen signalisiert wird, wird die gegenseitige Synchronisation
von zuvor unkoordinierten Teilnehmerstationen in sogenannten adhoc
Netzwerken innerhalb eines Genauigkeitsbereiches ermöglicht.
Unter Verwendung dieser Synchronisierungssignale werden vorteilhafterweise
weitere Regeln eingeführt,
bei denen die höchstmögliche Synchronisierungsgenauigkeit
unter einer Gruppe von zuvor nicht synchronisierten Teilnehmerstationen
erreicht wird und eine Synchronität über eine weitaus größere Fläche erreicht
wird.
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Dieses
Verfahren kann innerhalb eines Kommunikationssystems für mobile
Teilnehmerstationen, z.B. bei fahrzeug-basierten Teilnehmerstationen,
angewendet werden. Ein solches Kommunikationssystem kann für Flottenmanagement,
Verkehrslenkung, Fahrer-Information und für Anwendungen zur Erhöhung der
Verkehrssicherheit eingesetzt werden, wie dies bei dem sogenannten
FleetNet-Projekt des deutschen Bundesministeriums für Forschung
und Technologie geplant ist.
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Vorteilhafterweise
kann ein bestehendes standardisiertes Mobilfunksystem, wie z.B.
mit der UMTS TDD-Betriebsart, durch dieses Verfahren für den Einsatz
in unkoordinierten fahrzeugbasierten Netzen angepaßt werden
und damit die notwendige gegenseitige Synchronisation ermöglicht werden. Die
UTRA TDD-Betriebsart
verwendet als Vielfachzugriffsverfahren eine CDMA- und TDMA-Komponente.
Die TDMA-Komponente kann allerdings nur dann genutzt werden, wenn
alle Teilnehmerstationen zumindest grob zeitlich synchronisiert
sind. Aber auch das Vielfachzugriffsverfahren auf Code-Ebene setzt
prinzipiell eine zeitliche Synchronisation voraus.
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Bei
dem UTRR TDD-System sind die einzelnen Zeitschlitze mit Hilfe eines
Schutzintervalls getrennt, welches derzeit ca. 25 μs lang ist.
Das Ziel sollte entsprechend darin bestehen, eine zeitliche Synchronisation
innerhalb des halben Schutzintervalls von ca. 12 μs zu erreichen.
Bei einer angenommenen Worst-case-Drift von 1 ppm/min kann berechnet
werden, dass sich die Teilnehmerstation für mehr als 30 Minuten innerhalb
dieses Genaugkeitsbereiches von +– 12 μs befinden. Soll eine Funkverbindung
zwischen zwei Teilnehmerstationen MS und MSx aufgebaut werden, so
kann in einem weiteren Synchronisierungsschritt die notwendig höhere Synchronisierungsgenauigkeit
zwischen diesen beiden Teilnehmerstationen MS, MSx hergestellt werden.
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Für z.B. fahrzeugbasierte
Anwendungen wird nur eine sehr geringe Dichte ortsfester Stationen (access
points) geplant, die eine genaue Frequenzreferenz (z.B. GPS unterstützt) besitzen,
wohingegen die Anzahl von fahrzeuggebundenen Sender/Empfängerstationen
(Transceivern) bzw. Teilnehmerstationen MS, MSx dahingegen vergleichsweise sehr
hoch geplant ist. Als Stationen mit einer Frequenzreferenz können insbesondere
Stationen mit einem GPS-Empfänger
(GPS: Global Positioning System) eingesetzt werden. Insbesondere
die hohe Mobilität
der Teilnehmerstationen MS, MSx und die beschriebenen Mehrfachweitergaben/Multihops
unterstützen
dieses Verfahren und stellen sicher, dass sich alle in diesem Netzwerk
befindenden Teilnehmer zeitlich synchronisieren können.
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Auch
ein Teil der mobilen Teilnehmerstationen kann mit GPS-Empfängern, z.B.
zur Unterstützung
der Navigation eines Fahrzeugs, ausgestattet sein. Allerdings können die
Anforderungen bei dieser Klasse von GPS-Empfängern an eine Frequenz- und Zeitgenauigkeit
nicht so hoch gestellt werden. Außerdem führt die durch Abschattung nur
bedingte Verfügbarkeit
des GPS- Signales
bei mobilen GPS-Empfängern
dazu, dass diese Referenz zeitweise nur mit reduzierter Genauigkeit
verwendet werden kann. Dennoch ist es vorteilhaft, wenn mit Hilfe
des GPS-Empfängers im
Fahrzeug ein mittlerer bis schlechter Synchronisierungsgrad durch
interne Synchronisation mit Hilfe der GPS-Referenz auf einen besseren
Synchronisierungsgrad verbessert werden kann, wenn das GPS-Signal
zu diesem Zeitpunkt mit vergleichsweise höherer Frequenz- und Zeitgenauigkeit
verfügbar
ist. Durch das zuvor beschriebene Verfahren ist es möglich, dass
sich andere mobile Teilnehmerstationen auf diese Teilnehmerstationen
aufsynchronisieren und somit ihren Synchronisierungsgrad ebenfalls
verbessern können.