DE102005041121A1 - Signal propagation delay estimating method for multi user radio communication system, involves determining delay based on transmitting and receiving point of time of estimating signals, where one carrier frequency is utilized for signals - Google Patents

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Malte Schellmann
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Abstract

The method involves transmitting an estimating signal (SIG1) to a radio station (NodeB) by a subscriber station (UE1). Another estimating signal (SIG2) is received from the radio station as a response to the former estimating signal. A signal propagation delay is determined based on transmitting and receiving point of time of the estimating signals, where only one carrier frequency is utilized for the estimating signals. Independent claims are also included for the following: (1) a subscriber station for a radio communication system (2) a radio station for a radio communication system (3) a radio communication system with a subscriber station.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen einer Signallaufzeit zwischen einer ersten Teilnehmerstation und einer Funkstation eines Funkkommunikationssystems sowie eine entsprechende Teilnehmerstation, eine entsprechende Funkstation und ein entsprechendes Funkkommunikationssystem.The The invention relates to a method for estimating a signal delay time between a first subscriber station and a radio station of a radio communication system and a corresponding subscriber station, a corresponding radio station and a corresponding radio communication system.

In Mehrnutzer MIMO (Multiple Input Multiple Output) Funkkommunikationssystemen kommunizieren mehrere Teilnehmerstationen gleichzeitig in demselben Frequenzband mit einer Funkstation. Abhängig von der jeweiligen Entfernung der Teilnehmerstationen zu der Funkstation haben von den Teilnehmerstationen gesendete Signale unterschiedliche Laufzeiten. Dies führt dazu, dass von den Teilnehmerstationen an die Funkstation gesendete Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten an der Funkstation eintreffen. Um den Aufwand für eine Raum-Zeit-Entzerrung von Signalen der Teilnehmerstationen in der Funkstation klein zu halten, ist es vorteilhaft, ein zeitgleiches Eintreffen der einzelnen Signale an der Funkstation sicherzustellen. Dies kann erreicht werden, wenn die Teilnehmerstationen ihre Signallaufzeiten kennen und ihre Signale bezogen auf einen Referenzzeitpunkt um die jeweilige Signallaufzeit vorverzögert senden.In Multi-user MIMO (Multiple Input Multiple Output) radio communication systems several subscriber stations communicate simultaneously in the same Frequency band with a radio station. Depending on the distance the subscriber stations to the radio station have from the subscriber stations signals sent have different transit times. This leads to, that sent from the subscriber stations to the radio station signals arrive at the radio station at different times. To the effort for a space-time equalization of signals of the subscriber stations in keeping the radio station small, it is beneficial to have a simultaneous one Ensure arrival of the individual signals at the radio station. This can be achieved when the subscriber stations their signal propagation times know and their signals relative to a reference time to the respective signal delay pre-delayed send.

Aus X. Fu und H. Minn, „Initial uplink synchronization and power control (ranging process) for OFDMA systems" IEEE Globecom 2004, Seiten 3999 bis 4003, November 2004, ist ein Vorschlag bekannt, bei dem mittels eines iterativen Prozesses in einem Mehrnutzer Funkkommunikationssystem Signallaufzeiten von Teilnehmerstationen zentral in einer Funkstation geschätzt und nachfolgend an die betroffenen Teilnehmerstatio nen signalisiert werden. Dieser Vorschlag erfordert allerdings bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt, zu dem Kommunikationsverbindungen gerade erst aufgebaut werden, zuverlässige Signalisierungskanäle zu den Teilnehmerstationen.Out X. Fu and H. Minn, "Initial uplink synchronization and power control (ranging process) for OFDMA "IEEE Globecom 2004, pages 3999 to 4003, November 2004, a proposal is known by means of an iterative process in a multi-user radio communication system Signal delays of subscriber stations centrally in a radio station estimated and subsequently signaled to the participating stations concerned become. However, this proposal already requires a lot early Time at which communication connections have just been established be, reliable signaling channels to the subscriber stations.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Schätzen einer Signallaufzeit zwischen einer Teilnehmerstation und einer Funkstation sowie eine entsprechende Teilnehmerstation, eine entsprechende Funkstation und ein entsprechendes Funkkommunikationssystem anzugeben, welche keinen Signalisierungskanal zum Übermitteln von Signallaufzeiten von der Funkstation an die Teilnehmerstation benötigen.task The invention is a method for estimating a signal propagation delay between a subscriber station and a radio station and a corresponding Subscriber station, a corresponding radio station and a corresponding Specify wireless communication system, which no signaling channel to submit of signal propagation times from the radio station to the subscriber station need.

Diese Aufgabe wird mit den Verfahren, der Teilnehmerstation, der Funkstation und dem Funkkommunikationssystem gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.These Task is with the procedures, the subscriber station, the radio station and the radio communication system according to the independent claims.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.advantageous Embodiments and developments of the invention are the subject the dependent Claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schätzen einer Signallaufzeit zwischen einer ersten Teilnehmerstation und einer Funkstation eines Funkkommunikationssystem sendet die erste Teilnehmerstation ein erstes Schätzsignal an die Funkstation, empfängt als Antwort auf das erste Schätzsignal ein zweites Schätzsignal von der Funkstation und ermittelt anhand eines Sendezeitpunktes des ersten Schätzsignals und eines Empfangszeitpunktes des zweiten Schätzsignals eine erste Signallaufzeit. Erfindungsgemäß wird als das erste Schätzsignal und als das zweite Schätzsignal jeweils eine einzige Trägerfrequenz verwendet.at the method according to the invention to appreciate a signal transit time between a first subscriber station and a radio station of a radio communication system sends the first one Subscriber station a first estimate signal to the radio station, receives in response to the first estimate signal a second estimated signal from the radio station and determined based on a transmission time of the first estimate signal and a reception time of the second estimated signal, a first signal propagation time. According to the invention as the first estimated signal and as the second estimate signal each a single carrier frequency used.

Die Teilnehmerstation ermittelt selbst die erste Signallaufzeit und kann nachfolgend Daten an die Funkstation um die erste Signallaufzeit vorverzögert senden, so dass die Daten zu einem der Funkstation und der Teilnehmerstation bekannten Referenzzeitpunkt bei der Funkstation eintreffen. Durch die Erfindung kann auf ein Ermitteln einer Signallaufzeit in der Funkstation und eine Signalisierung der ermittelten Signallaufzeit an die erste Teilnehmerstation verzichtet werden.The Subscriber station determines itself the first signal delay and can subsequently transmit data to the radio station at the first signal propagation time send in advance, allowing the data to one of the radio station and the subscriber station known reference time arrive at the radio station. By the invention can be based on determining a signal propagation time in the radio station and a signaling of the determined signal propagation time to the first Subscriber station be waived.

In Funkkommunikationssystemen, die OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) verwenden, wird ein zur Übertragung von Daten zur Verfügung stehendes Frequenzband in eine Anzahl von Unterträgern eingeteilt. Jeder Unterträger ist durch eine Mittenfrequenz, die so genannte Trägerfrequenz, und eine bestimmte Bandbreite gekennzeichnet. Üblicherweise haben alle Unterträger die gleiche Bandbreite. Selbstverständlich können die Unterträger auch unterschiedliche Bandbreiten aufweisen. Um auf den Unterträgern Daten zu übertragen, werden die entsprechenden Informationen auf die jeweiligen Trägerfrequenzen auf moduliert. Erfindungsgemäß werden als Schätzsignale Trägerfrequenzen gesendet, ohne dass auf die Trägerfrequenzen Daten auf moduliert sind. Es erfolgt somit eine Übertragung der unmodulierten Trägerfrequenz. Dies entspricht beispielsweise dem Senden einer zeitlich begrenzten Sinusschwingung mit der Trägerfrequenz. Im Frequenzraum entspricht dieses Zeitsignal einem Frequenzsignal mit der Trägerfrequenz als Mittenfrequenz und einer Bandbreite, die durch die Dauer der Sinusschwingung gegeben ist.In Radio communication systems that use OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), becomes one available for the transmission of data Frequency band divided into a number of subcarriers. Each subcarrier is through a center frequency, called the carrier frequency, and a specific one Bandwidth marked. Usually have all subcarriers the same bandwidth. Of course, the subcarriers can also have different bandwidths. To data on the subcarriers transferred to, the corresponding information is sent to the respective carrier frequencies on modulated. According to the invention as estimation signals carrier frequencies sent without affecting the carrier frequencies Data is modulated on. There is thus a transmission of the unmodulated Carrier frequency. This corresponds, for example, to the sending of a time-limited one Sine wave with the carrier frequency. In the frequency domain, this time signal corresponds to a frequency signal with the carrier frequency as the center frequency and a bandwidth determined by the duration of the Sinusoidal oscillation is given.

In der Funkstation kann ein aus einer Trägerfrequenz bestehendes Schätzsignal aufwandsgünstig detektiert werden, indem das empfangene Signal mit der konjugiert komplexen Trägerfrequenz multipliziert wird. Um andere Trägerfrequenzen, die möglicherweise von anderen Teilnehmerstationen gesendet werden, auszufiltern, wird das nach der Multiplikation mit der konjugiert komplexen Trägerfrequenz erhaltene Signal beispielsweise durch ein Rechteckfilter geschickt, in dem einzelne Zeitwerte des Signals aufsummiert werden, wobei ein Summationsfenster verwendet wird, dessen Länge beispielsweise die Anzahl der in dem Funkkommunikationssystem zur Zeitsynchronisation verwendbaren Trägerfrequenzen multipliziert mit einer Abtastrate der Funkstation ist.In the radio station, an estimate signal consisting of a carrier frequency can be detected in a cost-effective manner by multiplying the received signal by the conjugate complex carrier frequency. To filter out other carrier frequencies that may be transmitted by other subscriber stations, this will be done after the Multipli For example, the signal obtained with the conjugate complex carrier frequency is sent through a rectangular filter in which individual time values of the signal are summed using a summation window whose length is, for example, the number of carrier frequencies usable in the radio communication system for time synchronization multiplied by a sampling rate of the radio station.

Der Zeitpunkt des Eintreffens des ersten Schätzsignals wird beispielsweise durch die so genannte Schmidl-Cox (SC) Korrelation des gefilterten Signals bestimmt. Die Schmidl-Cox Korrelation ist beispielsweise in T. M. Schmidl und D. C. Cox „Robust frequency and timing synchronization for OFDM", IEEE Trans. Commun., Nummer 12, Seiten 1613 bis 1621, Dezember 1997, beschrieben.Of the Time of arrival of the first estimated signal, for example through the so-called Schmidl-Cox (SC) correlation of the filtered signal certainly. The Schmidl-Cox correlation is for example in T.M. Schmidl and D. C. Cox "Robust frequency and timing synchronization for OFDM ", IEEE Trans. Commun., Number 12, pages 1613 to 1621, December 1997.

Vorteilhafter weise sind das erste und zweite Schätzsignal gleich.Favorable The first and second estimated signals are the same.

Dies bedeutet, dass für das erste und zweite Schätzsignal die gleiche Trägerfrequenz verwendet wird. Dadurch wird eine einfache Implementierung des Schätzens der ersten Signallaufzeit in der ersten Teilnehmerstation und der Funkstation ermöglicht. Beispielsweise wählt die erste Teilnehmerstation eine bestimmte Trägerfrequenz aus einer Menge von zum Schätzen der ersten Signallaufzeit (Zeitsynchronisation) zur Verfügung stehenden Trägerfrequenzen aus, und die Funkstation sendet als zweites Schätzsignal die gleiche Trägerfrequenz an die erste Teilnehmerstation zurück, so dass der ersten Teilnehmerstation nicht signalisiert werden muss, welche Trägerfrequenz die Funkstation als zweites Schätzsignal verwendet. Selbstverständlich kann die Menge zur Verfügung stehender Trägerfrequenzen auch so gebildet sein, dass Trägerfrequenzen immer in Paaren abgelegt sind, so dass bei Auswahl einer Trägerfrequenz durch die erste Teilnehmerstation automatisch feststeht, mit welcher andern Trägerfrequenz die Funkstation das zweite Schätzsignal senden wird. Auf diese Weise ist auch bei dem Verwenden unterschiedlicher Trägerfrequenzen für das erste und zweite Schätzsignal eine Signalisierung der von der Funkstation verwendeten Trägerfrequenz nicht erforderlich. Lediglich vor Beginn der Zeitsynchronisation muss Teilnehmerstationen die sich in einem Funkempfangsbereich der Funkstation befinden, beispielsweise über einen Rundsendekanal (broadcast channel) mitgeteilt werden, welche Trägerfrequenzen zur Zeitsynchronisation zur Verfügung stehen.This means that for the first and second estimated signals the same carrier frequency is used. This will provide a simple implementation of the estimation of the first signal delay in the first subscriber station and the radio station allows. For example choose the first subscriber station a certain carrier frequency from a crowd from to the treasure the first signal delay (time synchronization) available Carrier frequencies, and the radio station transmits the same carrier frequency as a second estimate signal to the first subscriber station, so that the first subscriber station does not need to be signaled which carrier frequency the radio station as a second estimated signal used. Of course can the amount available standing carrier frequencies also be formed so that carrier frequencies are always stored in pairs, so that when selecting a carrier frequency is automatically determined by the first subscriber station with which other carrier frequency the Radio station the second estimate signal will send. In this way, even when using different carrier frequencies for the first and second estimation signal a signaling of the carrier frequency used by the radio station not mandatory. Only before the start of the time synchronization must Subscriber stations located in a radio reception area of the radio station located, for example, over be communicated a broadcast channel (broadcast channel), which Carrier frequencies for Time synchronization available stand.

Vorteilhafter Weise berücksichtigt die erste Teilnehmerstation nachfolgend die erste Signallaufzeit, damit von ihr an die Funkstation gesendete erste Daten zu einem für einen Empfang vorgesehenen Referenzzeitpunkt bei der Funkstation eintreffen.Favorable Way considered the first subscriber station subsequently the first signal transit time, so that sent from her to the radio station first data to a for one Reception provided reference time arrive at the radio station.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine zweite Teilnehmerstation zumindest zeitweise gleichzeitig mittels eines an die Funkstation gesendeten dritten Schätzsignals und eines als Antwort auf das dritte Schätzsignal empfangenen vierten Schätzsignals eine zweite Signallaufzeit schätzt und als das dritte und vierte Schätzsignal andere Trägerfrequenzen verwendet, als die erste Teilnehmerstation für das erste und das zweite Schätzsignal.A preferred embodiment of the invention provides that at least a second subscriber station at least temporarily simultaneously by means of a sent to the radio station third estimate signal and one in response to the third estimate signal received fourth estimate signal estimates a second signal transit time and as the third and fourth estimation signals, other carrier frequencies used as the first subscriber station for the first and the second Estimation signal.

Da unterschiedliche Trägerfrequenzen zueinander orthogonal sind, kann die Funkstation aus einem empfangenen Signal das erste und dritte Schätzsignal herausfiltern und die jeweiligen Empfangszeitpunkte bestimmen, um daraufhin als Antwort das zweite und vierte Schätzsignal senden zu können. Die erste und zweite Teilnehmerstation können somit den jeweiligen Schätzprozess zur Zeitsynchronisation gleichzeitig durchführen.There different carrier frequencies orthogonal to each other, the radio station can receive from a Signal the first and third estimate signal filter out and determine the respective reception times to then in response to be able to send the second and fourth estimate signals. The First and second subscriber stations can thus the respective estimation process to synchronize at the same time.

Auf diese Weise kann ein Zeitintervall, beispielsweise ein Übertragungsrahmen, vorgesehen sein, während dessen Teilnehmerstationen, die Daten an die Funkstation übertragen möchten, gleichzeitig ihre Signallaufzeiten ermitteln, um nach Ablauf des Zeitintervalls gleichzeitig eintreffende Daten an die Funkstation zu senden.On this way, a time interval, for example a transmission frame, be provided while its subscriber stations that transmit data to the radio station would like, determine their signal propagation times at the same time after expiration of the Time interval simultaneously arriving data to the radio station to send.

Es ist somit von Vorteil, wenn die zweite Teilnehmerstation nachfolgend die zweite Signallaufzeit berücksichtigt, damit an die Funkstation gesendete zweite Daten zu einem für den Empfang der ersten und zweiten Daten vorgesehenen Referenzzeitpunkt bei der Funkstation gleichzeitig eintreffen.It is thus advantageous if the second subscriber station below takes into account the second signal delay, with it to the radio station sent second data to one for the reception the first and second data provided reference time at arrive at the radio station at the same time.

Das gleichzeitige Eintreffen der ersten und zweiten Daten ist von Vorteil, um den Aufwand für die Raum-Zeit-Entzerrung der den ersten und zweiten Daten entsprechenden Empfangssignale in der Funkstation klein zu halten.The Simultaneous arrival of the first and second data is an advantage to the effort for the space-time equalization of the first and second data Receive signals in the radio station to keep small.

Es ist von Vorteil, wenn in einem netzseitig für Teilnehmerstationen zum Schätzen von Signallaufzeiten vorgesehenen Zeitintervall eine Anzahl von n unterschiedlichen Trägerfrequenzen für Schätzsignale verwendbar ist und für eine Dauer L des ersten Schätzsignals gilt, L > 2·n·T, mit T dem Inversen einer von der Funkstation zur Verarbeitung des ersten Schätzsignals verwendeten Abtastrate.It is beneficial when in a network side for subscriber stations to appreciate Signal propagation time interval provided a number of n different carrier frequencies for estimation signals is usable and for a duration L of the first estimate signal holds, L> 2 · n · T, with T the inverse of one of the radio station to process the first estimation signal used sampling rate.

Wie bereits zuvor beschrieben, wird beispielsweise zur Trennung unterschiedlicher in einem Empfangssignal der Funkstation enthaltener Trägerfrequenzen nach einer für jede der n möglichen Trägerfrequenzen durchgeführten Multiplikation mit der entsprechenden konjugiert komplexen Trägerfrequenz jeweils eine Filterung mit einem Filter mit einer Anzahl von n Filterstufen durchgeführt. Zum Bestimmen eines Empfangszeitpunktes eines Schätzsignals, beispielsweise mittels der Schmidl-Cox Korrelation, ist es von Vorteil, wenn die Korrelationslänge größer als das doppelte der Filterlänge ist, wobei die Filterlänge n multipliziert mit dem Inversen der Abtastrate T der Funkstation ist. Üblicherweise wird die Länge eines Schätzsignals größer oder gleich der Korrelationslänge gewählt. Durch das Verwenden von Schätzsignalen, deren Länge vorteilhafter Weise größer als 2·n·T ist, kann der Einfluss von Interferenzen anderer Schätzsignale (d.h. anderer Trägerfrequenzen), die während des Einschwingvorgangs des im Zeitbereich operierenden Filters entstehen können, so gering gehalten werden, dass eine verlässliche Detektion des Empfangszeitpunkts des ersten Schätzsignals erfolgen kann.As already described above, for example, to separate different carrier frequencies contained in a received signal of the radio station, a filtering with a filter with a number of n filter stages is carried out in each case according to a multiplication carried out for each of the n possible carrier frequencies with the corresponding conjugate complex carrier frequency. For determining a reception time of an estimation nals, for example by means of the Schmidl-Cox correlation, it is advantageous if the correlation length is greater than twice the filter length, wherein the filter length n is multiplied by the inverse of the sampling rate T of the radio station. Usually, the length of an estimate signal is chosen to be greater than or equal to the correlation length. By using estimation signals whose length is advantageously greater than 2 * n * T, the influence of interferences of other estimation signals (ie, other carrier frequencies) that may arise during the transient of the time domain filter can be minimized a reliable detection of the reception time of the first estimated signal can take place.

Eine weitere Verbesserung der Detektion des Empfangszeitpunktes des ersten Schätzsignals kann dadurch erreicht werden, dass das erste Schätzsignal an seinem Anfang und/oder seinem Ende eine mit –1 multiplizierte zyklische Erweiterung aufweist, dessen jeweilige Dauer größer oder gleich n·T ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Steigung des Korrelationssignals (z.B. Schmidl-Cox Korrelation) in der Nähe des Maximums vergrößert wird und dass symmetrisch zum Maximum Minima entstehen. Auf diese Weise lässt sich die Lage des Maximums besser bestimmen. Insbesondere wird durch die größere Steigung in der Nähe des Maximums eine erhöhte Robustheit gegen Rauschen erreicht.A further improvement of the detection of the reception time of the first Estimation signal can be achieved in that the first estimate signal at its beginning and / or its ending with -1 multiplied cyclic extension, whose respective Duration greater or equal to n · T is. In this way it is achieved that the slope of the correlation signal (e.g., Schmidl-Cox correlation) near the maximum and that symmetrical to the maximum minima arise. That way you can determine the position of the maximum better. In particular, by the greater slope near of the maximum increased Robustness against noise achieved.

Das erste Schätzsignal kann vorteilhafter Weise auch zum Ermitteln einer Frequenzverschiebung zwischen der ersten Teilnehmerstation und der Funkstation verwendet werden. Es ist daher zweckmäßig, dass die erste Teilnehmerstation das erste Schätzsignal nach dem Schätzen der ersten Signallaufzeit erneut unter Berücksichtigung der ersten Signallaufzeit an die Funkstation sendet, damit die Funkstation anhand des ersten Schätzsignals eine Frequenzverschiebung zwischen der ersten Teilnehmerstation und der Funkstation ermittelt.The first estimate signal may also be advantageous for determining a frequency shift used between the first subscriber station and the radio station become. It is therefore appropriate that the first subscriber station receives the first estimate signal after estimating the first signal delay again taking into account the first signal propagation time sends to the radio station, so that the radio station based on the first estimation signal a frequency shift between the first subscriber station and the radio station determined.

Die Schätzung der Frequenzverschiebung erfolgt beispielsweise nach folgendem Verfahren: Zunächst wird in der Funkstation wie zuvor beschrieben eine komplexe Multiplikation und anschließende Filterung des Empfangssignals zur Trennung der einzelnen Trägerfrequenzen durchgeführt. Anschließend wird zu jedem Abtastzeitpunkt des gefilterten Signals die aktuelle Phase bestimmt; man erhält so den Phasenverlauf über der Zeit. Aus dem Phasenverlauf wird dann die mittlere Steigung ermittelt, die direkt proportional zur gesuchten Frequenzverschiebung zwischen der Teilnehmerstation und der Funkstation ist.The estimate the frequency shift occurs, for example, according to the following procedure: First becomes a complex multiplication in the radio station as previously described and subsequent Filtering the received signal to separate the individual carrier frequencies carried out. Subsequently at each sample time of the filtered signal, the current Phase determined; you get so the phase over currently. The phase gradient then becomes the mean slope determined, which is directly proportional to the sought frequency shift between the subscriber station and the radio station.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schätzen einer Signallaufzeit zwischen einer ersten Teilnehmerstation und einer Funkstation eines Funkkommunikationssystems empfängt die Funkstation ein erstes Schätzsignal von der ersten Teilnehmerstation, sendet als Antwort auf das erste Schätzsignal ein zweites Schätzsignal an die erste Teilnehmerstation, damit die erste Teilnehmerstation anhand eines Sendezeitpunkts des ersten Schätzsignals und eines Empfangszeitpunktes eines zweiten Schätzsignals eine erste Signallaufzeit ermittelt. Erfindungsgemäß wird als das erste Schätzsignal und als das zweite Schätzsignal jeweils eine einzige Trägerfrequenz verwendet.at the method according to the invention to appreciate a signal transit time between a first subscriber station and a radio station of a radio communication system receives the Radio station a first estimate signal from the first subscriber station, in response to the first one Estimation signal on second estimated signal to the first subscriber station, thus the first subscriber station based on a transmission time of the first estimated signal and a reception time a second estimated signal a first signal transit time determined. According to the invention, as the first estimation signal and as the second estimate signal each used a single carrier frequency.

Für das aus Sicht der an dem Schätzverfahren beteiligten Funkstation formulierte erfindungsgemäße Verfahren zum Schätzen einer Signallaufzeit gelten selbstverständlich die bereits zuvor für das aus Sicht der ersten Teilnehmerstation formulierte, entsprechende Verfahren genannten Vorteile. Auch die zuvor genannten vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung lassen sich selbstverständlich durch entsprechende seitens der Funkstation durchgeführte Verfahrensschritte formulieren.For the out View of the estimation process involved radio station formulated inventive method to appreciate Of course, the signal propagation time already applies to the one before View of the first subscriber station formulated appropriate procedures mentioned advantages. Also, the aforementioned advantageous developments of Of course, the invention can be achieved by appropriate performed by the radio station Formulate process steps.

Die erfindungsgemäße Teilnehmerstation sowie die erfindungsgemäße Funkstation weisen alle Merkmale auf, die jeweils zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren benötigt werden. Insbesondere können entsprechende Mittel zur Durchführung der einzelnen Verfahrensschritte oder Verfahrensvarianten vorgesehen sein.The inventive subscriber station as well the radio station according to the invention have all the features, each for carrying out the method according to the invention needed become. In particular, you can appropriate means of implementation the individual process steps or process variants provided be.

Das erfindungsgemäße Funkkommunikationssystem weist wenigstens eine erfindungsgemäße Teilnehmerstation und eine erfindungsgemäße Funkstation auf.The Radio communication system according to the invention has at least one subscriber station according to the invention and one radio station according to the invention on.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to FIGS Embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystems zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren, und 1 a schematic representation of a radio communication system according to the invention for carrying out the method according to the invention, and

2 eine schematische Darstellung eines zeitlichen Ablaufs einer Zeitsynchronisation zwischen einer Funkstation und zwei Teilnehmerstationen in dem erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystem gemäß 1. 2 a schematic representation of a timing of a time synchronization between a radio station and two subscriber stations in the radio communication system according to the invention according to 1 ,

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Gegenstände.Same Reference numerals in the figures indicate like objects.

Eine Teilnehmerstation ist beispielsweise ein Mobilfunkendgerät, insbesondere ein Mobiltelefon oder auch eine ortsbewegliche oder ortsfeste Vorrichtung zur Übertragung von Bild- und/oder Tondaten, zum Fax-, Short Message Service SMS-, Multimedia Messaging Service MMS- und/oder Email-Versand und/oder zum Internet-Zugang.A subscriber station is, for example, a mobile radio terminal, in particular a mobile telephone or else a portable or fixed device for transmitting image and / or audio data, to the fax, short message service SMS, multimedia messaging service MMS and / or email ver sand and / or internet access.

Eine Basisstation ist eine netzseitige Funkstation, die von einer Teilnehmerstation Nutz- und/oder Signalisierungsdaten empfängt und/oder Nutz- und/oder Signalisierungsdaten an die Teilnehmerstation sendet. Eine Basisstation ist über netzseitige Einrichtungen mit einem Kernnetz verbunden, über das Verbindungen in andere Funkkommunikationssysteme oder in andere Datennetze erfolgen. Unter einem Datennetz ist beispielsweise das Internet oder ein Festnetz mit beispielsweise leitungsvermittelten oder paketvermittelten Verbindungen für z.B. Sprache und/oder Daten zu verstehen.A Base station is a network-side radio station that is provided by a subscriber station Receive user and / or signaling data and / or useful and / or Sends signaling data to the subscriber station. A base station is over Network-side devices connected to a core network via the Connections to other radio communication systems or to others Data networks take place. Under a data network is for example the Internet or a landline with, for example, circuit-switched or packet-switched compounds for e.g. Language and / or data to understand.

Nachfolgend wird als Funkstation eine Basisstation betrachtet, ohne jedoch damit zum Ausdruck bringen zu wollen, dass die Erfindung hierauf beschränkt sein soll.following is regarded as a radio station, a base station, but without it to express that the invention to be limited thereto should.

Die Erfindung kann vorteilhaft in beliebigen Funkkommunikationssystemen verwendet werden. Unter Funkkommunikationssyste men sind Systeme zu verstehen, in denen eine Datenübertragung zwischen Funkstationen über eine Luftschnittstelle erfolgt. Die Datenübertragung kann sowohl bidirektional als auch unidirektional erfolgen. Funkkommunikationssysteme sind insbesondere beliebige Mobilfunksysteme beispielsweise nach dem GSM-(Global System for Mobile Communications) oder dem UMTS-(Universal Mobile Telecommunications System) Standard. Auch zukünftige Mobilfunksysteme, beispielsweise der vierten Generation, sowie Ad-hoc-Netze sollen unter Funkkommunikationssystemen verstanden werden. Funkkommunikationssysteme sind beispielsweise auch drahtlose lokale Netze (WLANs: Wireless Local Area Networks) gemäß den Standards IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11a–i, HiperLAN1 und HiperLAN2 (HiperLAN: high performance radio local area network) sowie Bluetooth-Netze und Breitbandnetze mit drahtlosem Zugang beispielsweise gemäß IEEE 802.16.The Invention may be advantageous in any radio communication systems be used. Among radio communication systems are systems too understand in which a data transfer between radio stations over an air interface takes place. The data transmission can be both bidirectional as well as unidirectional. Radio communication systems are In particular, any mobile radio systems, for example, after GSM (Global System for Mobile Communications) or the UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) standard. Also future mobile systems, for example The fourth generation, as well as ad hoc networks are meant to be used under radio communication systems be understood. Radio communication systems are for example also wireless local area networks (WLANs: Wireless Local Area Networks) according to the standards IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11a-i, HiperLAN1 and HiperLAN2 (HiperLAN: high performance radio local area network) and Bluetooth networks and broadband networks with wireless access, for example according to IEEE 802.16.

Im Folgenden wird die Erfindung am Beispiel eines Funkkommunikationssystems beschrieben, in dem die dargestellten Teilnehmerstationen und die dargestellte Funkstation jeweils eine Sendeantenne und eine Empfangsantenne verwenden. Selbstverständlich kann die Erfindung auch vorteilhaft in Funkkommunikationssystemen eingesetzt werden, bei denen die Teilnehmerstationen und/oder Funkstationen jeweils mehrere Sende- und/oder Empfangsantennen verwenden. Derartige Funkkommunikationssysteme sind beispielsweise so genannte Mehrnutzer MIMO Funkkommunikationssysteme, die beispielsweise OFDM zur Datenübertragung nutzen.in the The invention will be described below using the example of a radio communication system described in which the subscriber stations shown and the illustrated Radio station each use a transmitting antenna and a receiving antenna. Of course The invention may also be advantageous in radio communication systems be used, in which the subscriber stations and / or radio stations respectively multiple send and / or Use receive antennas. Such radio communication systems are for example so-called multi-user MIMO radio communication systems, which, for example, use OFDM for data transmission.

1 zeigt schematisch eine erste Teilnehmerstation UE1 mit einer ersten Sende- und Empfangseinheit SE1 zum Senden und Empfangen von Nutz- und/oder Signalisierungsdaten über eine Sende- und eine Empfangsantenne und mit einer Steuereinheit P1 zur Steuerung der ersten Teilnehmerstation UE1 und insbesondere zur Steuerung der Sende- und Empfangseinheit SE1. Selbstverständlich kann auch eine einzige Antenne zum Senden und zum Empfangen verwendet werden. Weiterhin können auch mehrere Antennen zum Senden und/oder Empfangen vorgesehen sein. 1 schematically shows a first subscriber station UE1 with a first transmitting and receiving unit SE1 for transmitting and receiving of payload and / or signaling data via a transmitting and a receiving antenna and with a control unit P1 for controlling the first subscriber station UE1 and in particular for controlling the transmission and receiving unit SE1. Of course, a single antenna can also be used for transmission and reception. Furthermore, it is also possible to provide a plurality of antennas for transmitting and / or receiving.

Weiterhin ist schematisch eine zweite Teilnehmerstation UE2 dargestellt, die in gleicher Weise aufgebaut ist wie die erste Teilnehmerstation UE1 und die über eine zweite Sende- und Empfangseinheit SE2 für eine Sendeantenne und eine Empfangsantenne der zweiten Teilnehmerstation UE2 verfügt. Die zweite Teilnehmerstation UE2 wird von einer zweiten Steuereinheit P2 gesteuert.Farther schematically a second subscriber station UE2 is shown, the is constructed in the same way as the first subscriber station UE1 and the over a second transmitting and receiving unit SE2 for a transmitting antenna and a Receiving antenna of the second subscriber station UE2 has. The second subscriber station UE2 is from a second control unit P2 controlled.

Schematisch ist eine Funkstation NodeB eines Funkzugangsnetzes des Funkkommunikationssystems dargestellt. Die Funkstation NodeB weist beispielsweise eine Sende- und eine Empfangsantenne auf. Selbstverständlich kann auch eine einzige Antenne zum Senden und zum Empfangen verwendet werden. Weiterhin können auch mehrere Antennen zum Senden und/oder Empfangen vorgesehen sein.schematically is a radio station NodeB of a radio access network of the radio communication system shown. The radio station NodeB has, for example, a transmission and a receiving antenna. Of course, even a single antenna used for sending and receiving. You can also continue several antennas may be provided for transmission and / or reception.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf das Darstellen weiterer Funkstationen sowie des Funkzugangsnetzes und eines an das Funkzugangsnetz angeschlossenen Kernnetzes sowie weiterer an das Kernnetz angeschlossener Netze verzichtet.Out establish the clarity was on the presentation of other radio stations and the radio access network and a core network connected to the radio access network, as well as additional networks connected to the core network are not required.

Bei dem in 1 schematisch dargestellten Funkkommunikationssystem handelt es sich beispielsweise um ein Mehrnutzer Funkkommunikationssystem, bei dem gleichzeitig empfangene Signale unterschiedlicher Teilnehmerstationen mittels SDMA (Space Division Multiple Access), beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Übertragungswege zur Funkstation, in der Funkstation getrennt werden können. Um Daten unterschiedlicher Teilnehmerstationen besser und aufwandsgünstiger verarbeiten zu können, ist es vorteilhaft, dass Daten, die Teilnehmerstationen an die Funkstation NodeB senden, gleichzeitig bei der Funkstation NodeB eintreffen. Zu diesem Zweck ist beispielsweise in periodischen Zeitabständen ein Zeitintervall, beispielsweise ein Übertragungsrahmen vorgesehen, damit Teilnehmerstationen, beispielsweise bei einem ersten Einbuchen in das Funkkommunikationssystem, ihre jeweilige Signallaufzeit ermitteln können, um durch vorverzögerte Übertragung das gleichzeitige Eintreffen ihrer Daten bei der Funkstation NodeB zu einem vorgegebenen Referenzzeitpunkt zu erreichen.At the in 1 schematically illustrated radio communication system is, for example, a multi-user radio communication system in which simultaneously received signals from different subscriber stations by means of SDMA (Space Division Multiple Access), for example due to different transmission paths to the radio station, can be separated in the radio station. In order to be able to process data from different subscriber stations better and at lower cost, it is advantageous that data which subscriber stations send to the radio station NodeB arrive simultaneously at the radio station NodeB. For this purpose, a time interval, for example, a transmission frame is provided, for example, at periodic intervals, so that subscriber stations, for example, at a first login to the radio communication system, determine their respective signal delay to delay the transmission of the simultaneous arrival of their data at the radio station NodeB to a predetermined Reach reference time.

Zum Zweck der Zeitsynchronisation, d.h. zum Ermitteln der jeweiligen Signallaufzeit, senden die erste Teilnehmerstation UE1 und die zweite Teilnehmerstation UE2 jeweils ein Schätzsignal während eines zur Zeitsynchronisation vorgesehenen Zeitintervalls. Die erste Teilnehmerstation UE1 sendet mit ihrer Sendeantenne ein erstes Schätzsignal SIG1 mit einer ersten Trägerfrequenz f1, beispielsweise eine zeitlich begrenzte (endliche) Sinusschwingung mit der ersten Trägerfrequenz f1, zu einem Sendezeitpunkt t1 an die Funkstation NodeB. Während des gleichen Zeitintervalls sendet die zweite Teilnehmerstation UE2 mit ihrer Sendeantenne ein drittes Schätzsignal SIG3, nämlich eine zweite Trägerfrequenz f2 zu einem Sendezeitpunkt t3 an die Funkstation NodeB. Mittels ihrer Empfangsantenne empfängt die Funkstation NodeB ein aus der Überlagerung des ersten und dritten Schätzsignals SIG1, SIG3 bestehendes Empfangssignal.For the purpose of time synchronization, ie for determining the respective signal propagation time, the first subscriber station UE1 and the second subscriber station UE2 each transmit an estimated signal during a time interval provided for the time synchronization. The first subscriber station UE1 sends its transmission antenna, a first estimate signal SIG1 with a first carrier frequency f 1, for example, a time-limited (finite) sine wave having the first carrier frequency f 1, to a transmission time point t1 to the radio station NodeB. During the same time interval, the second subscriber station UE2 transmits at its transmission antenna, a third estimate signal SIG3, namely a second carrier frequency f 2 at a transmission time point t3 to the radio station NodeB. By means of its receiving antenna, the radio station NodeB receives a received signal consisting of the superposition of the first and third estimated signals SIG1, SIG3.

Zur Detektion des ersten und dritten Schätzsignals SIG1, SIG3 multipliziert die Funkstation NodeB das Empfangssignal in einem ersten Detektionszweig einer von einem Prozessor P3 gesteuerten Sende- und Empfangseinheit SE3 mit dem konjugiert komplexen exp(–j2πf1·t) der ersten Trägerfrequenz f1. Das nach der Multiplikation erhaltene Signal wird in einem ersten Rechteckfilter FL1 gefiltert, in dem einzelne Zeitwerte des Signals mit einem Summationsfenster mit einer Länge von zwei (entsprechend der Anzahl der verwendeten Trägerfrequenzen f1, f2) multipliziert mit der Abtastrate der Funkstation NodeB aufsummiert werden. Nach der Filterung in dem ersten Rechteckfilter FL1 wird mittels Schmidl-Cox Korrelation in einem ersten Korrelator SC1 der Empfangszeitpunkt des ersten Schätzsignals SIG1 ermittelt. Gleichzeitig erfolgt in einem zweiten Detektionszweig die Multiplikation des Empfangssignals mit dem konjugiert komplexen exp(–j2πf2·t) der zweiten Trägerfrequenz f2, gefolgt von einem Filtern des erhaltenen Signals in einem zweiten Rechteckfilter FL2, der in gleicher Weise aufgebaut ist wie der erste Rechteckfilter FL1. Nach dem Filtern erfolgt die Bestimmung des Empfangszeitpunkts des dritten Schätzsignals SIG3 mittels Schmidl-Cox Korrelation in einem zweiten Korrelator SC2.In order to detect the first and third estimated signals SIG1, SIG3, the radio station NodeB multiplies the received signal in a first detection branch of a transmitting and receiving unit SE3 controlled by a processor P3 by the conjugate complex exp (-j2πf 1 * t) of the first carrier frequency f 1 . The signal obtained after the multiplication is filtered in a first rectangular filter FL1, in which individual time values of the signal are summed with a summation window having a length of two (corresponding to the number of carrier frequencies f 1 , f 2 used ) multiplied by the sampling rate of the radio station NodeB , After filtering in the first rectangular filter FL1, the reception time of the first estimated signal SIG1 is determined by means of Schmidl-Cox correlation in a first correlator SC1. At the same time, in a second detection branch, the multiplication of the received signal by the conjugate complex exp (-j2πf 2 · t) of the second carrier frequency f 2 is carried out , followed by filtering of the received signal in a second rectangular filter FL 2 , which is constructed in the same way as the first one Rectangular filter FL1. After filtering, the determination of the reception time of the third estimated signal SIG3 is effected by means of Schmidl-Cox correlation in a second correlator SC2.

Nach der jeweiligen Detektion des ersten und dritten Schätzsignals SIG1, SIG3 in den entsprechenden Empfangszweigen der Funkstation NodeB sendet die Funkstation NodeB mittels ihrer Sendeantenne als Antwort auf das detektierte erste Schätzsignal SIG1 ein zweites Schätzsignal SIG2 an die erste Teilnehmerstation UE1. In diesem Ausführungsbeispiel wird als das zweite Schätzsignal SIG2 die erste Trägerfrequenz f1 verwendet. Das zweite Schätzsignal SIG2 trifft zu einem Empfangszeitpunkt t2 bei der ersten Teilnehmerstation UE1 ein. Weiterhin sendet die Funkstation NodeB mittels ihrer Sendeantenne als Antwort auf das dritte Schätzsignal SIG3 ein viertes Schätzsignal SIG4 an die zweite Teilnehmerstation UE2. Als das vierte Schätzsignal SIG4 wird in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Trägerfrequenz f2 verwendet. Das vierte Schätzsignal SIG4 trifft zu einem Empfangszeitpunkt t4 bei der zweiten Teilnehmerstation UE2 ein.After the respective detection of the first and third estimated signals SIG1, SIG3 in the respective reception branches of the radio station NodeB, the radio station NodeB sends a second estimated signal SIG2 to the first subscriber station UE1 by means of its transmitting antenna in response to the detected first estimated signal SIG1. In this embodiment, as the second estimated signal SIG2, the first carrier frequency f 1 is used. The second estimated signal SIG2 arrives at a reception time t2 at the first subscriber station UE1. Furthermore, the radio station NodeB sends by means of its transmitting antenna in response to the third estimated signal SIG3 a fourth estimated signal SIG4 to the second subscriber station UE2. As the fourth estimated signal SIG4, the second carrier frequency f 2 is used in this embodiment. The fourth estimated signal SIG4 arrives at a reception time t4 at the second subscriber station UE2.

Nach Empfang des zweiten bzw. des vierten Schätzsignals SIG2, SIG4 ermitteln die erste Teilnehmerstation UE1 und die zweite Teilnehmerstation UE2 jeweils anhand der jeweiligen Empfangszeitpunkte t2 und t4 und anhand der jeweiligen Sendezeitpunkte t1 und t3 ihre jeweilige Signallaufzeit.After receiving the second or the fourth estimated signal SIG2, SIG4, the first user station UE1 and the second user station UE2 determine their respective signal propagation time based on the respective reception times t 2 and t 4 and on the basis of the respective transmission times t 1 and t 3 .

In 2 ist exemplarisch ein zeitlicher Ablauf eines Ermittelns der ersten und zweiten Signallaufzeit durch die erste und zweite Teilnehmerstation UE1, UE2 in dem Funkkommunikationssystem gemäß 1 schematisch dargestellt.In 2 exemplarily is a time sequence of determining the first and second signal propagation times by the first and second subscriber stations UE1, UE2 in the radio communication system according to FIG 1 shown schematically.

Beispielsweise zu Beginn eines zum Schätzen von Signallaufzeiten vorgesehenen Zeitintervalls, sendet die Funkstation NodeB ein Referenzsignal BE zu einem Referenzzeitpunkt tref beispielsweise auf einem Rundsendekanal an die erste Teilnehmerstation UE1 und an die zweite Teilnehmerstation UE2. Aufgrund des Abstands der ersten Teilnehmerstation UE1 zur Funkstation NodeB benötigt das Referenzsignal BE eine erste Signallaufzeit tS1 bis zur ersten Teilnehmerstation UE1. Die zweite Teilnehmerstation UE2 ist von der Funkstation NodeB weiter entfernt als die erste Teilnehmerstation UE1, so dass das Referenzsignal BE eine zweite Signallaufzeit tS2 benötigt, um bei der zweiten Teilnehmerstation UE2 einzutreffen. Die zweite Signallaufzeit tS2 ist größer als die erste Signallaufzeit tS1. Nach der Detektion des Referenzsignals BE sendet die erste Teilnehmerstation UE1 das erste Schätzsignal SIG1, d.h. die erste Trägerfrequenz f1 zu einem Sendezeitpunkt t1 an die Funkstation NodeB. Die zweite Teilnehmerstation UE2 sendet unmittelbar nach dem Empfang des Referenzsignals BE das dritte Schätzsignal SIG3, d.h. die zweite Trägerfrequenz f2. Das erste und das dritte Schätzsignal SIG1, SIG3 weisen die gleiche Länge auf.For example, at the beginning of a time interval provided for estimating signal propagation times, the radio station NodeB transmits a reference signal BE at a reference time t ref, for example, on a broadcast channel to the first subscriber station UE1 and to the second subscriber station UE2. Due to the distance of the first subscriber station UE1 to the radio station NodeB, the reference signal BE requires a first signal propagation time t S1 to the first subscriber station UE1. The second subscriber station UE2 is further away from the radio station NodeB than the first subscriber station UE1, so that the reference signal BE requires a second signal delay time t S2 in order to arrive at the second subscriber station UE2. The second signal propagation time t S2 is greater than the first signal propagation time t S1 . After the detection of the reference signal BE, the first subscriber station UE1 sends the first estimate signal SIG1, that is, the first carrier frequency f 1 to a transmission time point t 1 to the radio station NodeB. The second subscriber station UE2 transmits the third estimated signal SIG3, ie the second carrier frequency f 2 , immediately after the reception of the reference signal BE. The first and the third estimated signals SIG1, SIG3 have the same length.

Um die zeitliche Lage der in 2 dargestellten Schätzsignale zueinander zu verdeutlichen, sind die Schätzsignale, die jeweils alle gleich lang sind, als drei gleichlange Blöcke dargestellt. Das Referenzsignal BE weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Drittel der Länge der Schätzsignale auf, ohne damit zum Ausdruck bringen zu wollen, dass die Erfindung darauf beschränkt sein soll.To the temporal location of in 2 The estimation signals, each of equal length, are represented as three equal-length blocks. The reference signal BE in this embodiment has one third of the length of the estimated signals, without wishing to express that the invention should be limited thereto.

Die erste Signallaufzeit tS1 entspricht einem Drittel der Dauer des ersten Schätzsignals SIG1. Daher trifft der Anfang des ersten Schätzsignals SIG1 bereits nach Ablauf eines Drittels der Sendedauer des ersten Schätzsignals SIG1, d.h. zum Zeitpunkt t1 + tS1 bei der Funkstation NodeB ein. Die Funkstation NodeB ermittelt den Empfangszeitpunkt des ersten Schätzsignals SIG1 und kennt beispielsweise die Dauer des ersten Schätzsignals. Nach dem vollständigen Empfang des ersten Schätzsignals SIG1 sendet die Funkstation NodeB beispielsweise unverzögert das zweite Schätzsignal SIG2, bei dem es sich ebenfalls um die erste Trägerfrequenz f1 handelt, zurück an die erste Teilnehmerstation UE1. Dort trifft der Anfang des zweiten Schätzsignals SIG2 zu einem Empfangszeitpunkt t2 ein. Die erste Teilnehmerstation UE1 kennt die Länge des ersten Schätzsignal SIG1 und ermittelt daraus und aus dem Sendezeitpunkt t1 das Ende des Übertragens des ersten Schätzsignals. Durch Bilden des Betrags der Differenz aus dem Ende des Übertragens des ersten Schätzsignals und des Empfangszeitpunktes t2 und Dividieren des Ergebnisses durch 2, erhält die erste Teilnehmerstation UE1 ihre Signallaufzeit tS1.The first signal transit time t S1 corresponds to one third of the duration of the first estimate signal SIG1. Therefore, the beginning of the first estimate signal SIG1 meets already after one third of the transmission period of the first estimate signal SIG1, that is, at the time t 1 + t S1 at the radio station NodeB. The radio station NodeB determines the reception time of the first estimated signal SIG1 and, for example, knows the duration of the first estimated signal. After the complete reception of the first estimated signal SIG1, the radio station NodeB sends, for example, without delay, the second estimated signal SIG2, which is likewise the first carrier frequency f 1 , back to the first subscriber station UE1. There, the beginning of the second estimated signal SIG2 arrives at a reception time t 2 . The first subscriber station UE1 knows the length of the first estimate signal SIG1 and determines therefrom and from the transmission time point t 1, the end of transmitting the first estimate signal. By taking the magnitude of the difference from the end of transmitting the first estimate signal and the receiving time t 2 and dividing the result by 2, the first subscriber station UE1 receives its signal propagation time t S1 .

Der ersten Teilnehmerstation UE1 ist weiterhin beispielsweise durch eine entsprechende Signalisierung auf dem Rundsendekanal der Funkstation NodeB die Dauer TR des für die Signallaufzeitschätzung zur Verfügung stehenden Zeitintervalls bekannt. Weiterhin kennt die erste Teilnehmerstation den Empfangszeitpunkt, d.h. den Beginn des Eintreffens des Referenzsignals BE. Sie sendet daher nachfolgend erneut das erste Schätzsignal SIG1 zu einer Zeit, die sie berechnet als: Empfangszeitpunkt des Referenzsignals BE minus zwei multipliziert mit der ersten Signallaufzeit tS1 plus der Zeitdauer des Zeitintervalls TR. Auf diese Weise sendet sie das erste Signal SIG1 bezogen auf einen Zeitpunkt tref + TR um ihre Signallaufzeit tS1vorverzögert, so dass das erste Schätzsignal SIG1 nachfolgend zum Zeitpunkt tref + TR bei der Funkstation NodeB eintrifft. Das derart vorverzögert gesendete erste Schätzsignal wird von der Funkstation zur Kompensation einer Frequenzverschiebung (carrier frequency offset) zwischen der ersten Teilnehmerstation UE1 und der Funkstation NodeB verwendet.The first subscriber station UE1 is also known, for example by a corresponding signaling on the broadcast channel of the radio station NodeB, the duration T R of the time interval available for the signal propagation time estimation. Furthermore, the first subscriber station knows the reception time, ie the beginning of the arrival of the reference signal BE. It therefore subsequently sends again the first estimated signal SIG1 at a time which it calculates as: the time of receipt of the reference signal BE minus two multiplied by the first signal propagation time t S1 plus the time duration of the time interval T R. In this way, it sends the first signal SIG1 with respect to a time t ref + T R by its signal delay time t S1 , so that the first estimated signal SIG1 subsequently arrives at the radio station NodeB at the instant t ref + T R. The first estimation signal transmitted in such a pre-delayed manner is used by the radio station to compensate for a carrier frequency offset between the first subscriber station UE1 and the radio station NodeB.

In gleicher Weise wie eben beschrieben verfährt die zweite Teilnehmerstation UE2. In diesem Ausführungsbeispiel beginnt die zweite Teilnehmerstation UE2 zu einem Sendezeitpunkt t3, der mit dem Beginn des zweiten Drittels des von der ersten Teilnehmerstation UE1 gesendeten ersten Schätzsignals SIG1 übereinstimmt, mit dem Senden des dritten Schätzsignals SIG3, d.h. mit dem Senden der zweiten Trägerfrequenz f2. Nach Empfang des dritten Schätzsignals SIG3 sendet die Funkstation NodeB unmittelbar darauf als das vierte Schätzsignal SIG4 ebenfalls die zweite Trägerfrequenz f2. Der Empfang des dritten Schätzsignals SIG3 beginnt in der Funkstation NodeB gleichzeitig mit dem Empfang des letzten Drittels (Blocks) des ersten Schätzsignals SIG1. Hier wirkt sich vorteilhafter Weise aus, dass als das erste und dritte Schätzsignal SIG1, SIG3 unterschiedliche Trägerfrequenzen verwendet werden. Unterschiedliche Trägerfrequenzen sind orthogonal und können mittels der Detektionszweige die in 1 dargestellt sind auch bei gleichzeitigem Empfang separiert und somit getrennt verarbeitet werden. Aus dem Betrag der Differenz zwischen einem Empfangszeitpunkt t4 des vierten Schätzsignals SIG4 und dem Ende des Sendens des dritten Schätzsignals SIG3 und Division des Ergebnisses durch 2, erhält die zweite Teilnehmerstation UE2 ihre Signallaufzeit tS2, d.h. die zweite Signallauf zeit tS2.In the same way as just described proceeds the second subscriber station UE2. In this embodiment, the second subscriber station UE2 starts at a transmission time t 3 , which coincides with the beginning of the second third of the first estimation signal SIG1 transmitted by the first subscriber station UE1, with the transmission of the third estimated signal SIG3, ie with the transmission of the second carrier frequency f 2 , Upon receiving the third estimation signal SIG3, the radio station NodeB immediately thereafter transmits the second carrier frequency f 2 as the fourth estimation signal SIG4. The reception of the third estimated signal SIG3 starts in the radio station NodeB simultaneously with the reception of the last third (block) of the first estimated signal SIG1. Here, it has an advantageous effect that different carrier frequencies are used as the first and third estimated signals SIG1, SIG3. Different carrier frequencies are orthogonal and can by means of the detection branches in 1 are represented are also separated with simultaneous reception and thus processed separately. From the amount of the difference between a reception time t 4 of the fourth estimated signal SIG4 and the end of the transmission of the third estimated signal SIG3 and dividing the result by 2, the second subscriber station UE2 receives its signal propagation time t S2 , ie the second signal propagation time t S2 .

Nachfolgend sendet die zweite Teilnehmerstation UE2 das dritte Schätzsignal SIG3 gegenüber dem Zeitpunkt tref + TR um die zweite Signallaufzeit tS2 vorverzögert. Das dritte Schätzsignal SIG3 trifft daher zeitgleich mit dem ersten Schätzsignal SIG1 zum Zeitpunkt tref + TR bei der Funkstation NodeB ein. In gleicher Weise verfährt die erste Teilnehmerstation UE1 nachfolgend beim Senden von ersten Daten D1 und die zweite Teilnehmerstation UE2 beim Senden von zweiten Daten D2, um deren gleichzeitiges Eintreffen beispielsweise zum Zeitpunkt tref + 2TR zu erreichen.Subsequently, the second subscriber station UE2 transmits the third estimated signal SIG3 in front of the time t ref + T R by the second signal propagation time t S2 in a pre-delayed manner. The third estimated signal SIG3 therefore arrives at the radio station NodeB at the same time as the first estimated signal SIG1 at the instant t ref + T R. In the same way, the first subscriber station UE1 subsequently transacts when transmitting first data D1 and the second subscriber station UE2 when transmitting second data D2 in order to reach their simultaneous arrival, for example at the time t ref + 2T R.

In dem exemplarischen zeitlichen Ablauf eines Ermittelns von Signallaufzeiten durch Teilnehmerstationen werden Schätzsignale zeitlich überlappend empfangen. Selbstverständlich können die Signallaufzeiten der ersten und zweiten Teilnehmer station beispielsweise auch unterschiedlich sein, so dass die jeweiligen gesendeten Schätzsignale von der Funkstation NodeB zeitlich nicht überlappend empfangen werden.In the exemplary timing of determining signal transit times subscriber stations make estimation signals overlap in time receive. Of course can the signal propagation times of the first and second subscriber station, for example also be different so that the respective sent estimation signals be received by the radio station NodeB temporally not overlapping.

Die Erfindung lässt sich selbstverständlich ohne weiteres auf eine beliebige Anzahl von Teilnehmerstationen, die jeweils unterschiedliche Trägerfrequenzen für ihre Schätzsignale verwenden, anwenden. Verwenden Teilnehmerstationen mehrere Sendeantennen, kann für jede Teilnehmerstation jeweils eine einzige Trägerfrequenz zur Schätzung ihrer Signallaufzeit verwendet werden. Diese kann beispielsweise gleichzeitig mittels jeweils einer Sendeantenne pro Teilnehmerstation gesendet werden. Weiterhin kann eine Teilnehmerstation auch je Sendeantenne eine Trägerfrequenz verwenden und diese unterschiedlichen Trägerfrequenzen gleichzeitig zur Signallaufzeitschätzung senden. Für jede Sendeantenne kann somit eine Signallaufzeit ermittelt werden. Da die Signallaufzeiten der Sendeantennen einer Teilnehmerstation gleich sein sollten, kann die Signallaufzeit der Teilnehmerstation durch Mittelung der einzelnen Signallaufzeiten gebildet werden.The Invention leaves of course without further on any number of subscriber stations, the each different carrier frequencies for your estimate signals use, apply. Use subscriber stations multiple transmit antennas, can for Each subscriber station each has a single carrier frequency for estimating their Signal transit time can be used. This can, for example, simultaneously sent by means of one transmitting antenna per subscriber station become. Furthermore, a subscriber station can also be used per transmitting antenna carrier frequency use and these different carrier frequencies simultaneously to signal transit time estimation send. For Each transmit antenna can thus be determined a signal delay. There the signal propagation times of the transmission antennas of a subscriber station are the same should be the signal transit time of the subscriber station through Averaging the individual signal transit times are formed.

Die Funkstation verfügt immer über so viele Detektionszweige, wie Trägerfrequenzen zur Schätzung von Signallaufzeiten gleichzeitig verwendet werden können. Die Länge der Summationsfenster der Rechteckfilter der einzelnen Detektionszweige ist dabei beispielsweise mindestens gleich der Anzahl der gleichzeitig verwendbaren Trägerfrequenzen multipliziert mit einer Abtastrate der Funkstation.The radio station always has as many detection branches as carrier frequencies can be used simultaneously to estimate signal propagation times. The length of the summation window of the rectangular filter of the individual detection branches is, for example, at least equal to the number the simultaneously usable carrier frequencies multiplied by a sampling rate of the radio station.

Erfindungsgemäß werden das erste und dritte Schätzsignal SIG1, SIG3 zu Beginn und/oder zu Anfang durch eine mit –1 multiplizierte zyklische Fortsetzung erweitert. Dadurch wird das jeweilige Maximum der Korrelation in dem ersten und zweiten Korrelator SC1, SC2 stärker ausgeprägt. Die Länge der jeweiligen zyklischen Erweiterungen wird vorteilhafter Weise gleich der Länge der Summationsfenster der verwendeten Rechteckfilter gewählt. Selbstverständlich können auch größere Längen verwendet werden. Ein Maximum erhält durch die zyklischen Erweiterungen in der Umgebung des Maximums eine stärkere Steigung und es treten Minima auf, die symmetrisch zum Maximum liegen und somit die Detektion der zeitlichen Lage des Maximums verbessern.According to the invention the first and third estimated signals SIG1, SIG3 at the beginning and / or beginning by a multiplied by -1 extended cyclical continuation. This will make the respective maximum the correlation in the first and second correlator SC1, SC2 more pronounced. The Length of each cyclic extensions will advantageously equal the length of the Summation window of the used rectangular filter selected. Of course you can too larger lengths are used. Get a maximum through the cyclic extensions in the environment of the maximum a stronger one Gradient and there are minima that are symmetrical to the maximum and thus improve the detection of the temporal position of the maximum.

Es liegt im Rahmen fachmännischen Könnens, auch andere Filter als Rechteckfilter und/oder andere Längen von Summationsfenstern zu wählen, als die oben genannte vorteilhafte Länge.It is within the scope of expert Can s, also filters other than rectangular filters and / or other lengths of To select summation windows as the above advantageous length.

Claims (14)

Verfahren zum Schätzen einer Signallaufzeit zwischen einer ersten Teilnehmerstation (UE1) und einer Funkstation (NodeB) eines Funkkommunikationssystems, bei dem die erste Teilnehmerstation (UE1) ein erstes Schätzsignal (SIG1) an die Funkstation (NodeB) sendet, als Antwort auf das erste Schätzsignal (SIG1) ein zweites Schätzsignal (SIG2) von der Funkstation (NodeB) empfängt und anhand eines Sendezeitpunktes des ersten Schätzsignals (SIG1) und eines Empfangszeitpunktes des zweiten Schätzsignals (SIG2) eine erste Signallaufzeit (tS1) ermittelt, wobei als das erste Schätzsignal (SIG1) und als das zweite Schätzsignal (SIG2) jeweils eine einzige Trägerfrequenz (f1) verwendet wird.Method for estimating a signal delay time between a first subscriber station (UE1) and a radio station (NodeB) of a radio communication system, in which the first subscriber station (UE1) sends a first estimated signal (SIG1) to the radio station (NodeB) in response to the first estimated signal (UE) SIG1) receives a second estimated signal (SIG2) from the radio station (NodeB) and determines a first signal propagation time (t S1 ) based on a transmission time of the first estimated signal (SIG1) and a time of reception of the second estimated signal (SIG2), the first estimated signal (SIG1 ) and a single carrier frequency (f 1 ) is used as the second estimation signal (SIG2). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste und zweite Schätzsignal (SIG1, SIG2) gleich sind.The method of claim 1, wherein the first and second estimation signal (SIG1, SIG2) are the same. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste Teilnehmerstation (UE1) nachfolgend die erste Signallaufzeit (tS1) berücksichtigt, damit von ihr an die Funkstation gesendete erste Daten D1 zu einem für einen Empfang vorgesehenen Referenzzeitpunkt bei der Funkstation (NodeB) eintreffen.Method according to one of the preceding claims, in which the first subscriber station (UE1) subsequently takes into account the first signal propagation time (t S1 ) so that its first data D1 sent to the radio station arrives at the radio station (NodeB) for a reference time. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine zweite Teilnehmerstation (UE2) zumindest zeitweise gleichzeitig mittels eines an die Funkstation gesendeten dritten Schätzsignals (SIG3) und eines als Antwort auf das dritte Schätzsignal (SIG3) empfangenen vierten Schätzsignals (SIG4) eine zweite Signallaufzeit (tS2) schätzt und als das dritte und vierte Schätzsignal (SIG3, SIG4) andere Trägerfrequenzen (f2) verwendet als die erste Teilnehmerstation (UE1) für das erste und das zweite Schätzsignal (SIG1, SIG2).Method according to one of the preceding claims, in which at least one second subscriber station (UE2) at least temporarily simultaneously by means of a third estimate signal (SIG3) sent to the radio station and a fourth signal delay time (SIG4) received in response to the third estimated signal (SIG3) (t S2 ) and that the third and fourth estimated signals (SIG3, SIG4) use different carrier frequencies (f 2 ) than the first subscriber station (UE1) for the first and second estimated signals (SIG1, SIG2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit Ansprüchen 3 und 4, bei dem die zweite Teilnehmerstation (UE2) nachfolgend die zweite Signallaufzeit (tS2) berücksichtigt, damit an die Funkstation (NodeB) gesendete zweite Daten D2 zu einem für den Empfang der ersten und zweiten Daten D1, D2 vorgesehenen Referenzzeitpunkt bei der Funkstation (NodeB) gleichzeitig eintreffen.Method according to Claim 1 or 2, with claims 3 and 4, in which the second subscriber station (UE2) subsequently takes into account the second signal propagation time (t S2 ) so that second data D2 sent to the radio station (NodeB) becomes one for receiving the first and second signals Data D1, D2 provided reference time at the radio station (NodeB) arrive simultaneously. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem in einem netzseitig für Teilnehmerstationen zum Schätzen von Signallaufzeiten vorgesehenen Zeitintervall eine Anzahl von n unterschiedlichen Trägerfrequenzen für Schätzsignale verwendbar ist und für eine Dauer L des ersten Schätzsignals (SIG1) gilt, L > 2·n·T, mit T dem Inversen einer von der Funkstation (NodeB) zur Verarbeitung des ersten Schätzsignals (SIG1) verwendeten Abtastrate.Method according to one of the preceding claims, in in a network side for Participant stations to appreciate of signal propagation time interval provided a number of n different carrier frequencies for estimation signals is usable and for a duration L of the first estimated signal (SIG1) holds, L> 2 · n · T, with T the inverse of one of the radio station (NodeB) for processing of the first estimate signal (SIG1) used sampling rate. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das erste Schätzsignal (SIG1) an seinem Anfang und/oder seinem Ende eine mit –1 multiplizierte zyklische Erweiterung aufweist, dessen jeweilige Dauer größer oder gleich n·T ist.The method of claim 6, wherein the first estimate signal (SIG1) multiplied by -1 at its beginning and / or end cyclic extension whose duration is greater than or equal to n · T is. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilnehmerstation (UE1) das erste Schätzsignal (SIG1) nach dem Schätzen der ersten Signallaufzeit (tS1) erneut unter Berücksichtigung der ersten Signallaufzeit (tS1) an die Funkstation (NodeB) sendet, damit die Funkstation (NodeB) anhand des ersten Schätzsignals (tS1) eine Frequenzverschiebung zwischen der ersten Teilnehmerstation (UE1) und der Funkstation (NodeB) ermittelt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first subscriber station (UE1) once again sends the first estimated signal (SIG1) to the radio station (NodeB) after the first signal propagation time (t S1 ) has been estimated taking into account the first signal propagation time (t S1 ) in order for the radio station (NodeB) to determine a frequency shift between the first subscriber station (UE1) and the radio station (NodeB) on the basis of the first estimated signal (t S1 ). Verfahren zum Schätzen einer Signallaufzeit zwischen einer ersten Teilnehmerstation (UE1) und einer Funkstation (NodeB) eines Funkkommunikationssystems, bei dem die Funkstation (NodeB) ein erstes Schätzsignal (SIG1) von der ersten Teilnehmerstation (UE1) empfängt, als Antwort auf das ers te Schätzsignal (SIG1) ein zweites Schätzsignal (SIG2) an die erste Teilnehmerstation (UE1) sendet, damit die erste Teilnehmerstation (UE1) anhand eines Sendezeitpunktes des ersten Schätzsignals (SIG1) und eines Empfangszeitpunktes des zweiten Schätzsignals (SIG2) eine erste Signallaufzeit (tS1) ermittelt, wobei als das erste Schätzsignal (SIG1) und als das zweite Schätzsignal (SIG2) jeweils eine einzige Trägerfrequenz (f1) verwendet wird.A method of estimating a signal transit time between a first subscriber station (UE1) and a radio station (NodeB) of a radio communication system, wherein the radio station (NodeB) receives a first estimate signal (SIG1) from the first subscriber station (UE1) in response to the first estimated signal (SIG1) sends a second estimated signal (SIG2) to the first subscriber station (UE1), so that the first subscriber station (UE1) determines a first signal delay (t S1 ) on the basis of a transmission time of the first estimated signal (SIG1) and a time of reception of the second estimated signal (SIG2). is determined, wherein as the first estimated signal (SIG1) and as the second estimated signal (SIG2) are each a single carrier frequency (f 1 ) is used. Teilnehmerstation (UE1) für ein Funkkommunikationssystem mit Mitteln (SE1) zum Senden eines ersten Schätzsignals (SIG1) an die Funkstation (NodeB), mit Mitteln (SE1) zum Empfangen eines zweiten Schätzsignals (SIG2) von der Funkstation (NodeB) als Antwort auf das erste Schätzsignals (SIG1) und mit Mitteln (P1) zum Ermitteln einer ersten Signallaufzeit (tS1) anhand eines Sendezeitpunktes des ersten Schätzsignals (SIG1) und eines Empfangszeitpunktes des zweiten Schätzsignals (SIG2), wobei als das erste Schätzsignal (SIG1) und als das zweite Schätzsignal (SIG2) jeweils eine einzige Trägerfrequenz (f1) verwendet wird.Subscriber station (UE1) for a radio communication system having means (SE1) for transmitting a first estimated signal (SIG1) to the radio station (NodeB), with means (SE1) for receiving a second estimated signal (SIG2) from the radio station (NodeB) in response to the first estimate signal (SIG1) and means (P1) for determining a first signal propagation time (t S1 ) based on a transmission time of the first estimate signal (SIG1) and a reception time of the second estimate signal (SIG2), wherein a single carrier frequency (f 1 ) is used as the first estimated signal (SIG1) and as the second estimated signal (SIG2). Funkstation (NodeB) für ein Funkkommunikationssystem mit Mitteln (SE3) zum Empfangen eines ersten Schätzsignals (SIG1) von einer Teilnehmerstation (UE1) und mit Mitteln (SE3) zum Senden eines zweiten Schätzsignals (SIG2) an die Teilnehmerstation (UE1) als Antwort auf das erste Schätzsignal (SIG1), wobei als das erste Schätzsignal (SIG1) und als das zweite Schätzsignal (SIG2) jeweils eine einzige Trägerfrequenz (f1) verwendet wird.Radio station (NodeB) for a radio communication system having means (SE3) for receiving a first estimate signal (SIG1) from a subscriber station (UE1) and means (SE3) for transmitting a second estimate signal (SIG2) to the subscriber station (UE1) in response to the first estimation signal (SIG1) using a single carrier frequency (f 1 ) as the first estimation signal (SIG1) and as the second estimating signal (SIG2), respectively. Funkkommunikationssystem mit einer ersten Teilnehmerstation (UE1) – mit Mitteln (SE1) zum Senden eines ersten Schätzsignals (SIG1) an die Funkstation (NodeB), mit Mitteln (SE1) zum Empfangen eines zweiten Schätzsignals (SIG2) von der Funkstation (NodeB) als Antwort auf das erste Schätzsignal (SIG1) und mit Mitteln zum Ermitteln einer ersten Signallaufzeit (tS1) anhand eines Sendezeitpunktes des ersten Schätzsignals (SIG1) und eines Empfangszeitpunktes des zweiten Schätzsignals (SIG2), und mit einer Funkstation (NodeB) – mit Mitteln (SE3) zum Empfangen von Schätzsignalen (SIG1), und mit Mitteln (SE3) zum Senden des zweiten Schätzsignals (SIG2) an die erste Teilnehmerstation (UE1) als Antwort auf das erste Schätzsignal (SIG1), und wobei als das erste Schätzsignal (SIG1) und als das zweite Schätzsignal (SIG2) jeweils eine einzige Trägerfrequenz (f1) verwendet wird.Radio communication system comprising a first subscriber station (UE1) - with means (SE1) for transmitting a first estimated signal (SIG1) to the radio station (NodeB), with means (SE1) for receiving a second estimation signal (SIG2) from the radio station (NodeB) in response to the first estimated signal (SIG1) and to means for determining a first signal propagation time (t S1 ) based on a transmission time of the first estimate signal (SIG1) and a reception time of the second estimate signal (SIG2), and with a radio station (NodeB) - with means (SE3 ) for receiving estimation signals (SIG1), and means (SE3) for transmitting the second estimation signal (SIG2) to the first subscriber station (UE1) in response to the first estimation signal (SIG1), and wherein as the first estimation signal (SIG1) and as the second estimated signal (SIG2), a single carrier frequency (f 1 ) is used. Funkkommunikationssystem gemäß Anspruch 12, mit wenigstens einer zweiten Teilnehmerstation (UE2) mit Mitteln (SE2) zum Schätzen einer zweiten Signallaufzeit (tS2) mittels eines an die Funkstation (NodeB) gesendeten dritten Schätzsignals (SIG3) und eines als Antwort auf das dritte Schätzsignal (SIG3) von der Funkstation (NodeB) empfangenen vierten Schätzsignals (SIG4), wobei als das dritte und vierte Schätzsignal (SIG3, SIG4) andere Trägerfrequenzen (f2) verwendet werden als die erste Teilnehmerstation (UE1) für das erste und das zweite Schätzsignal (SIG1, SIG2) verwendet.Radio communication system according to claim 12, comprising at least one second subscriber station (UE2) with means (SE2) for estimating a second signal propagation time (t S2 ) by means of a third estimation signal (SIG3) sent to the radio station (NodeB) and one in response to the third estimation signal ( SIG3) from the radio station (NodeB) received fourth estimation signal (SIG4), wherein as the third and fourth estimated signal (SIG3, SIG4) different carrier frequencies (f 2 ) are used as the first subscriber station (UE1) for the first and the second estimate signal ( SIG1, SIG2). Funkkommunikationssystem gemäß Anspruch 12 oder 13, in dem jeweilige Mittel (SE1, SE2) zum Senden von Daten der ersten und der zweiten Teilnehmerstation unter Berücksichtigung der jeweiligen Signallaufzeit (tS1, tS2) derart gesteuert werden, dass jeweils gesendete Daten (D1, D2) zu einem für einen Empfang der Daten (D1, D2) vorgesehenen Referenzzeitpunkt bei der Funkstation (NodeB) gleichzeitig eintreffen.Radio communication system according to Claim 12 or 13, in which respective means (SE1, SE2) for transmitting data of the first and the second subscriber station are controlled in such a way that data (D1, D2) transmitted in each case are taken into account in consideration of the respective signal propagation time (t S1 , t S2 ) ) arrive at a reference point for receiving the data (D1, D2) at the radio station (NodeB) at the same time.
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