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Die
Erfindung betrifft eine Einstellung einer Betriebsfrequenz in einem
Netzwerk. Das Netzwerk kann ein drahtloses Telekommunikationsnetzwerk wie
etwa ein zellulares Funknetzwerk sein.
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1 zeigt
schematisch die Konfiguration eines typischen drahtlosen zellularen
Telekommunikationsnetzwerks. Das Netzwerk umfasst eine Anzahl von
Basisstationen (BSs) 1, 2, 3 usw. Jede
Basisstation hat einen Funksendeempfänger, der fähig ist, Funksignale an das
Gebiet einer zugehörigen
Zelle 4, 5, 6 zu übertragen und Funksignale von
diesem zu empfangen. Mittels dieser Signale können die Basisstationen mit
einem Endgerät 9,
welches eine Mobilstation (MS) sein kann, in der zugehörigen Zelle kommunizieren.
Das Endgerät
selbst umfasst einen Funksendeempfänger. Jede Basisstation ist über eine
Basisstationssteuerung (BSC) 7 an ein Mobilschaltungszentrum
(MSC) 8 angeschlossen, welches wiederum mit dem öffentlichen
Telefonnetzwerk (PSTN) 10 verbunden ist. Mittels dieses
Systems kann ein Benutzer der Mobilstation 9 über die
Basisstation, in deren Zelle sich die Mobilstation befindet, einen
Telefonanruf in das öffentliche
Netzwerk 10 herstellen. Der Aufenthaltsort des Endgeräts 9 kann fest
sein (z.B. wenn es eine Funkkommunikation für ein festes Gebäude bereitstellt)
oder das Endgerät kann
beweglich sein (z.B. wenn es ein handtragbarer Sendeempfänger oder
ein „Mobiltelefon" ist).
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Die
US-A-5,448,570 befasst sich mit einem Kommunikationssystem, das
unter Verwendung von Funk in einem Servicegebiet, in welchem eine
Vielzahl von Basisstationen über
ein Kommunikationsnetzwerk an eine Zentralstation angeschlossen
sind, eine Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff-Mobilkommunikation
durchführt.
Die Zentralstation wählt
und bestimmt eine Hauptbasisstation und eine ausgewählte Basisstation
nahe der Hauptstation. Die Zentralstation weist die ausgewählte Basisstation
an, ein von der ausgewählten
Basisstation übertragenes
Funksignal mit einem von der Hauptbasisstation übertragenen Funksignal zu synchronisieren.
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In
Netzwerken, die gemäß dem GSM-Standard
(globales System für
Mobilkommunikation) arbeiten, müssen
Basisstationen auf der Luftschnittstelle zwischen ihnen und Mobilstationen
eine relative Frequenzgenauigkeit von 5 × 10–8 einhalten.
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Ein
Weg, diese Genauigkeit zu erreichen, wäre, an jeder Basisstation einen äußerst genauen Taktgeber
bereitzustellen. Taktgeber der erforderlichen Genauigkeit sind generell
jedoch zu teuer, damit dieser Ansatz wirtschaftlich ist.
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Die
normale Lösung
bei kommerziellen Netzwerken besteht darin, einen einzelnen zentralen, höchst genauen
Bezugstaktgeber (11 in 1) für das Netzwerk
zu implementieren. Ein Taktsignal von diesem Taktgeber wird dann
als eine Impulsfolge (bezeichnet mit 12) entlang des Zentralbereichs
des nationalen Telefonnetzes und dann entlang der GSM-Infrastruktur
(über die
MSC und die BSC) an jede Basisstation übermittelt. Der zentrale Bezugstaktgeber
hat typischerweise eine relative Frequenzstabilität von 10–11 über 24 Stunden.
Die Übertragungskette
an eine Basisstation kann jedoch lang sein, und dies bringt eine
Schwankung und Abweichung in das Taktsignal, wie es durch die Basisstation
empfangen wird. Die Basisstation verlässt sich typischerweise darauf,
das Signal an ihrer 2 Mbit/s PCM (impulskode-modulierten) Abis-Schnittstelle mit einer
Genauigkeit von 1,5 × 10–8 zu
empfangen. Der Kodeumsetzer innerhalb der Basisstation hat typischerweise
einen 16 MHz-Taktgeber (heruntergeteilt bis 2 MHz). Dieser ist phasenstarr
zu den empfangenen PCM-Taktimpulsen, eine Schwankung und Abweichung über 2 Hz
wird herausgefiltert und das Signal wird über eine Periode von ungefähr 15 min
gemittelt. Nachdem es auf diese Weise bereinigt wurde, hat das 2
MHz-Taktsignal eine verbesserte Genauigkeit und dient als ein Bezugstakt
für einen
26 MHz-Taktgeber für
die Basisstation. Alle Frequenzen und eine Zeitsteuerung auf der
Luft-/Funkschnittstelle der Basisstationen werden letztendlich von
diesem 26 MHz-Taktgeber hergeleitet.
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Dieses
Verfahren hat eine Anzahl von Nachteilen. Erstens verlässt es sich
darauf, dass ein kontinuierlicher Strom von Impulsen an die Basisstation vorliegt.
Wenn das die Impulse tragende Netzwerk ausfällt, dann ist die Frequenzübertragungskette
vom festen Netzwerk an die Basisstation unterbrochen und eine genaue
Synchronisation des Funknetzwerks geht verloren. Ebenso wenn ein
Teil dieser Übertragungskette
an die Basisstation über
ein nicht getaktetes Netzwerk verläuft, dann kann es eine sehr beträchtliche
Schwankung in der an der Basisstation empfangenen Impulsfolge geben.
Dies ist von besonderem Interesse bei Systemen, bei denen das Funknetzwerk
mit einem paketbasierten Netzwerk wie etwa dem Internet oder einem
Intranet integriert ist, was verwendet wird, um Verkehr zwischen
der Basisstation und dem externen Telefonnetzwerk zu befördern. Ein
Beispiel von solch einem System ist das WIO/GIO-System (drahtloses
Internetbüro/GSM-Intranetbüro), welches
sich in Entwicklung durch den Anmelder befindet. Bei diesem System
wurde vorgeschlagen, dass die BSC als eine verteilte Einheit implementiert
werden sollte, in dem ihre Komponenten über ein IP (Internetprotokoll)
basiertes Netzwerk, wie etwa ein Firmenintranet, verbunden sind.
IP-basierte Protokolle können
dann für
alle Kommunikationen und zur Signalisierung verwendet werden, zum Beispiel
durch Einsetzen des H.323-Protokolls für eine Sprachübertragung.
IP-Netzwerke sind nicht getaktet, da sie asynchron arbeiten und
dementsprechend sind Übertragungszeiten äußerst variabel
und unvorhersehbar. Die Komponenten des vorgeschlagenen WIO/GIO-Systems,
die in dem vorliegenden Zusammenhang am wichtigsten sind, sind der A-Netzübergang
zu der MSC und der IMC (Intranetmobilcluster), welche alle mit einer
PCM- oder HDSL-Verbindung (digitale Anschlussleitung mit hoher Bitrate)
an eine Basisstation angeschlossen sind, da von diesen herkömmlicher
Weise angenommen wird, dass sie zur Übertragung der PCM-Taktimpulse an
die Basisstationen verwendet werden. Übertragungs- und Netzwerkzugriffszeiten
sind in IP-Netzwerken äußerst variabel
und unvorhersehbar. Bei einem einzelnen LAN, sind Übertragungszeiten
in Situationen mit niedrigem Verkehr typischerweise unter 10 ms.
In einem umfangreichen Intranet können die Übertragungszeiten höher sein.
Wenn das Netzwerk nicht verkehrsreich ist, sind Zugriffszeiten immer
nebensächlich.
Eine Bereitstellung zusätzlicher
Kabel zum Befördern
eines Taktsignals wirkt dem Hauptgrund zur Verwendung des Intranets
entgegen: bessere Benutzung eines existierenden Netzwerks.
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Deshalb
gibt es eine Notwendigkeit für
ein System, das erlaubt, dass Basisstationen ohne die Nachteile
der vorstehend beschriebenen Ansätze
zu einem gewünschten
Grad von Genauigkeit synchronisiert werden.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bereitgestellt eine Frequenzsteuerungseinheit
für ein
Funktelekommunikationsnetzwerk, wobei Basisstationen auf einer genau
eingestellten Frequenz übertragen,
die aus einem Bezugssignal hergeleitet wird, wobei das Netzwerk
eine erste Bezugsbasisstation, die von einer ersten Steuerung gesteuert
wird, die Signale auf einer ersten Frequenz überträgt, und eine zweite Basisstation
aufweist, die von einer zweiten Steuerung gesteuert wird und auf
einer zweiten Frequenz überträgt, wobei
die erste und die zweite Basisstation von verschiedenen Funktelekommunikationsnetzwerken
sind; wobei die Frequenzsteuerungseinheit aufweist: einen Funkempfänger zum
Empfangen von Signalen von der ersten Basisstation; eine Analysevorrichtung
zum Analysieren der empfangenen Signale, um die erste Frequenz zu
bestimmen; und eine Frequenzeinstellungseinheit, die auf die Analysevorrichtung
anspricht und mit der zweiten Basisstation gekoppelt ist, zum Abstimmen der
zweiten Frequenz mit dem Ziel einer Herstellung einer gewünschten
Beziehung zwischen der zweiten Frequenz und der ersten Frequenz.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung, ist ein Telekommunikationsnetzwerk
bereitgestellt, das solche eine Frequenzsteuerungseinheit aufweist.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bereitgestellt ein
Verfahren zur Frequenzeinstellung in einem drahtlosen Telekommunikationsnetzwerk,
so dass Basisstationen auf einer genau eingestellten Frequenz übertragen,
die aus einem Bezugssignal hergeleitet wird, wobei das Netzwerk
eine erste Bezugsbasisstation, die von einer ersten Steuerung gesteuert
wird, die Signale auf einer ersten Frequenz überträgt, und eine zweite Basisstation
aufweist, die von einer zweiten Steuerung gesteuert wird und auf
einer zweiten Frequenz überträgt, wobei
die erste und die zweite Basisstation von verschiedenen Funktelekommunikationsnetzwerken sind;
wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Empfangen von Signalen
von der ersten Basisstation in einem Funkempfänger; Analysieren der empfangenen
Signale in einer Analysevorrichtung, um die erste Frequenz zu bestimmen;
und Abstimmen der zweiten Frequenz in einer Frequenzeinstellungseinheit,
die auf die Analysevorrichtung anspricht und mit der ersten Basisstation
gekoppelt ist, mit dem Ziel einer Herstellung einer gewünschten
Beziehung zwischen der zweiten Frequenz und der ersten Frequenz.
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Als
Folge der Frequenzeinstellungsoperation überträgt die zweite Basisstation
entsprechend auf der zweiten Frequenz mit einer Frequenzgenauigkeit,
die der Frequenzgenauigkeit der ersten Basisstation entspricht.
Dies kann geeignete Mittel bereitstellen, um zu erlauben, dass die
zweite Basisstation innerhalb erforderlicher Vorgaben einer Frequenzgenauigkeit überträgt.
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Die
ersten Signale von der ersten Basisstation können Rundsendesignale sein.
Die Signale enthalten entsprechend ein wiederholtes Merkmal, das von
der Analysevorrichtung erkannt werden kann, um die erste Frequenz
zu bestimmen.
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Die
zweite Basisstation kann einen Takt aufweisen, dessen Frequenz mittels
der Frequenzeinstellungsvorrichtung eingestellt wird. Der Takt kann mittels
eines Takteinstellungssignals von der Frequenzeinstellungsvorrichtung
eingestellt werden. Das Takteinstellungssignal kann dem Takt signalisieren,
voreilend oder verzögert
zu sein, oder kann eine Taktimpulsfolge aufweisen, mit der die Frequenz
des Takts abgeglichen wird. Die Frequenzeinstellungsvorrichtung
ist entsprechend fähig,
solch ein Signal an die zweite Basisstation zu senden.
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Die
erste Basisstation und die zweite Basisstation können von demselben Funktelekommunikationsnetzwerk
oder von verschiedenen Funktelekommunikationsnetzwerken sein.
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Vorzugsweise
ist die Frequenzeinstellungseinheit in einer Einheit enthalten,
die fähig
ist, Basisstationssteuerungsfunktionen für die zweite Basisstation durchzuführen. Dies
ist im vorzuziehendsten Fall eine Basisstationssteuerung der zweiten
Basisstation. Eine Antenne für
den Empfänger
zum Empfangen von Signalen, die von der ersten Basisstation übertragen
werden, kann entfernt von der Basisstationssteuerung gelegen sein.
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Die
vorliegende Erfindung bietet besonderen Vorteil, wenn die zweite
Basisstation an ein anderes Telekommunikationsnetzwerk mittels einer
Verbindung angeschlossen ist, die zumindest teilweise asynchron
ist, indem zum Beispiel an irgendeinem Punkt zwischen der zweiten
Basisstation und der Schnittstelle zu diesem anderen Netzwerk ein
Internetprotokoll eingesetzt wird. Die Verbindung für Sprach-
oder Datenverkehr und/oder Signalisierung zwischen der zweiten Basisstation
und ihrer Basisstationssteuerung kann eine asynchrone Verbindung sein.
In diesem Fall kann zwischen den beiden eine zusätzliche synchrone Verbindung
zum Befördern von
Takteinstellungssignalen von der Frequenzeinstellungseinheit bereitgestellt
werden.
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Das
Netzwerk, von dem die zweite Basisstation ein Teil ist, kann gemäß dem GSM-Standard (globales
System für
Mobilkommunikation) oder einem Ableger von diesem, oder einen anderen
Standard betriebsfähig
sein. Das Netzwerk ist vorzugsweise ein zellulares Telefonienetzwerk.
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Die
gewünschte
Beziehung ist entsprechend eine voreingestellte gewünschte Beziehung.
Die Beziehung ist vorzugsweise derart, dass die erste Frequenz und
die zweite Frequenz gleich sind, aber alternativ kann die Beziehung
derart sein, dass die erste Frequenz und die zweite Frequenz um
einen gewünschten
und/oder voreingestellten Betrag versetzt sind, oder dass die erste
Frequenz ein voreingestelltes Vielfaches der zweiten Frequenz ist.
Dieses Vielfache kann größer oder
kleiner als Eins sein.
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Das
System der Erfindung arbeitet vorzugsweise, um die gewünschte Beziehung
herzustellen. Im vorzuziehendsten Fall arbeitet das System mit dem
Ziel des Beibehaltens dieser Beziehung oder um sie beizubehalten.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Beispiels mit Bezug
auf die zugehörigen
Zeichnungen beschrieben, bei denen zeigen:
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2 ein
schematisches Diagramm eines Teils von einem zellularen Telefonnetzwerk,
das ein Frequenzeinstellungssystem enthält: und
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3 ein
schematisches Diagramm eines Teils von einem zellularen Netzwerk,
das fähig
ist, zumindest teilweise asynchrone Signalisierung einzusetzen und
ein Frequenzeinstellungssystem enthält.
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Das
in 2 gezeigte System ist dem in 1 gezeigten
strukturell ähnlich.
Das System gemäß 2 umfasst
Basisstationen 20 bis 26, von denen jede einen
Funksendeempfänger
aufweist, der fähig
ist, Funksignale an das Gebiet einer zugehörigen Zelle zu senden und Funksignale
von dieser zu empfangen. Mittels dieser Signale können die
Basisstationen mit einem Endgerät 50 (welches
ein Mobiltelefon umfassen oder sein kann oder ein entsprechend modifiziertes
Mobiltelefon) in der zugehörigen Zelle
kommunizieren. Dieses Endgerät
selbst enthält einen
Funksendeempfänger.
Jede Basisstation ist durch eine synchrone Verbindung an ihre entsprechende
Basisstationssteuerung (BSC) 40, 41, 42, und über die
entsprechende BSC an ein Mobilschaltungszentrum (MSC) 51 angeschlossen,
welches wiederum mit dem öffentlichen
Telefonnetzwerk (PSTN) 52 verbunden ist.
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Das
System gemäß 2 enthält etliche BSCs,
welche entsprechende Gruppen („Cluster") von Basisstationen
steuern. Eine der BSCs, BSC 40, ist durch eine synchrone
feste Kabelverbindung 53 an einen äußerst genauen Bezugstaktgeber 54 angeschlossen.
Eine Taktimpulsfolge des Taktgebers 54 wird entlang der
Verbindung 53 an die BSC 40 gesendet. Diese Taktimpulsfolge
wird von der BSC verwendet, einen Satz von Taktimpulsfolgen abzuleiten, der
von der Frequenzeinstellungseinheit 40a in der BSC 40 über die
entsprechenden synchronen Verbindungen 55 an die Basisstationen 23, 24 gesendet wird,
die der Steuerung der BSC 40 unterliegen. Auf diese Weise
wird die Frequenz dieser Basisstationen genau eingestellt.
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Die
Basisstationen 23, 24 übertragen somit Signale auf
einer genau eingestellten Frequenz, die präzise von der Frequenz des Bezugstaktgebers 54 hergeleitet
ist. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung, werden diese übertragenen
Signale verwendet, um die Frequenzen der Takte der anderen Basisstationen 21 usw.
des Systems genau einzustellen. Die BSC 40 agiert als eine initiale
Bezugs-BSC und die Basisstationen 23, 24 unter
ihrer Steuerung agieren als initiale Bezugsbasisstationen. Die genau
eingestellte Frequenz dieser Basisstationen wird an andere Basisstationen
des Netzwerks weitergegeben, fallend von Basisstationen unter der
Steuerung von BSCs, die in einer Frequenzeinstellungshierarchie
als "höher" bezeichnet werden
können
zu diesen, die der Steuerung von "niedrigeren" BSCs unterliegen. Dieser Prozess wird nachstehend
detaillierter beschrieben.
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Jede
BSC 41, 42, die in der Hierarchie niedriger als
die Bezugs-BSC 40 ist, hat eine Synchronisationseinheit 61, 62.
Jede Synchronisationseinheit umfasst einen Funkempfänger 61a, 62a und
eine Funkanalyseeinheit 61b, 62b. Die Synchronisationseinheiten
können
auf herkömmlichen
mobilen Handapparaten mit geeigneten Modifikationen basieren, wie
zum Beispiel einer höheren
Zeitsteuerungsgenauigkeit. Die Synchronisationseinheiten sind mit den
Frequenzeinstellungseinheiten 41a, 42a ihrer entsprechenden
Basisstationen gekoppelt, welche in Abhängigkeit von Signalen, die
von den Synchronisationseinheiten 61, 62 empfangen
werden, Frequenzeinstellungssignale für die relevanten Basisstationen
erzeugen. Das Netzwerk ist derart geplant, dass der Funkempfänger der
Synchronisationseinheit von jeder BSC dort gelegen ist (oder zumindest eine
Antenne hat, die dort gelegen ist) wo er Funkübertragungen von einer Basisstation
empfangen kann, die der Steuerung einer BSC unterliegt, die in der
Hierarchie höher
ist, als die BSC, zu der der Funkempfänger beigefügt ist. Bei dem in 2 gezeigten
System ist die BSC 41 in der Hierarchie niedriger als die
Bezugs-BSC 40, und BSC 42 ist noch niedriger.
Der Empfänger 61a einer
BSC 41 liegt in dem Abdeckungsgebiet einer Basisstation 23,
welche der Steuerung der BSC 40 unterliegt. Der Empfänger 62a einer
BSC 42 liegt ausreichend nahe einer Basisstation 21,
welche der Steuerung einer BSC 41 unterliegt, um in der
Lage zu sein, Signale von ihr bei ausreichender Genauigkeit zu empfangen,
um deren Frequenz zu bestimmen.
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Jede
Synchronisationseinheit ist fähig,
ein geeignetes Signal (zum Beispiel das BCCH-Signal in einem GSM-artigen
Netzwerk) zu empfangen und zu diesem auf die gleiche Weise zu synchronisieren,
wie eine herkömmliche
Mobilstation.
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Um
die Frequenzen der Takte der Basisstationen, die unter der Steuerung
der BSC 41 sind, festzusetzen, empfängt ein Empfänger 61a Signale
von der Bezugsbasisstation 23. Diese Signale werden durch
die Analyseeinheit 61b analysiert, um deren Frequenz zu
bestimmen. Das Ergebnis dieser Analyse wird von der Frequenzeinstellungseinheit 41a verwendet,
um die Frequenzen der Basisstationen 21, 22 einzustellen.
Dies kann auf eine Anzahl von Wegen durchgeführt werden. Die BSC 41 kann
einen internen Taktgeber haben (zum Beispiel in der Frequenzeinstellungseinheit 41)
der zuerst eingestellt wird, indem die Signale an die Basisstationen 21, 22 einfach
von diesem Taktgeber hergeleitet werden. Alternativ können die
Signale an die Basisstationen 21, 22 direkt von
der erfassten Frequenz hergeleitet werden, ohne den Zwischenschritt
des Einstellens des Taktgebers der BSC. In beiden Fällen kann
der relevante Taktgeber auf eine absolute Weise eingestellt werden,
um mit der erforderlichen hergeleiteten Frequenz oder einem erwünschten
Vielfachen der empfangenen Frequenz überein zu stimmen, durch Verschieben
der Frequenz des Taktgebers der BSC 40 in eine Richtung,
die durch eine Messung des Frequenzunterschiedes zwischen ihr und
der empfangenen Taktgeberfrequenz bestimmt wird. Sobald der Taktgeber
der BSC 40 entweder auf eine absolute Weise oder durch
Frequenzverschiebung eingestellt wurde, kann die BSC 40 in
einem bevorzugten Verfahren Signale senden, um die Taktgeber der
Basisstationen 21, 22 unter ihrer Kontrolle einzustellen. Sobald
die Frequenzen der Basisstationen unter der Steuerung der BSC 40 eingestellt
wurden, können die
Frequenzen der Basisstationen unter der Steuerung der BSC 41 mittels
Einheiten 62 und 42a auf eine analoge Weise eingestellt
werden. In einem größeren Netzwerk
kann die Frequenzeinstellung durch das gesamte Netzwerk propagieren
und ist solange effektiv, wie die Frequenzgenauigkeit während des Frequenzübertragungsprozesses
beibehalten wird.
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3 zeigt
schematisch ein Beispiel der möglichen
Architekturen einer IP-Netzwerk-basierten zellularen Architektur.
Wie in dem vorstehend beschriebenen eher herkömmlichen zellularen System, umfasst
das System ein Set von Basisstationen 100 bis 104 unter
der Steuerung von entsprechenden IMC(Intranet-Mobil-Cluster)-Einheiten 110, 111.
Die IMC-Einheiten sind mit einer Netzübergangseinheit (GWU) 120, über welche
das Netzwerk wie gezeigt an ein externes öffentliches Telefonnetzwerk 121 angeschlossen
werden kann, zum Vermitteln und Empfangen von Anrufen, einem zellularen
Netzwerk 122 für
Unterstützungsfunktionen
wie eine Adresssuche und einem IP-Netzwerk 123 verbunden,
welches ein Firmenintranet oder das Internet sein kann, zum Senden
und Empfangen von Daten und Vermitteln und Empfangen von Anrufen
unter Verwendung von Protokollen wie etwa H.323. Bei dem System
von 3 können
die Verbindungen zwischen jeder der Einheiten – zum Beispiel zwischen den
Basisstationen und den IMCs, zwischen den IMCs und der GWU, oder zwischen
der GWU und anderen Netzwerken – unter Verwendung
eines oder mehrerer asynchroner Protokolle, wie etwa dem Internetprotokoll,
implementiert werden. Eine Frequenzeinstellung stellt daher bei dem
System von 3 ein besonderes Problem dar, wegen
der möglichen
Schwierigkeiten, Taktsignale präzise
an die Basisstationen zu übermitteln.
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Die
vorstehend bezüglich 2 beschriebene
Frequenzeinstellungsoperation kann auf analoge Weise in dem Netzwerk
von 3 verwendet werden. Die Einstellungsfunktionen,
die in dem System von 2 von der BSC durchgeführt werden,
können in
dem System von 3 von den IMC-Einheiten durchgeführt werden.
Wie gemäß 3 gezeigt, können Synchronisationseinheiten 112, 113,
die beide einen Empfänger 112a, 113a und
eine Analyseeinheit 112b, 113b, und Frequenzeinstellungseinheiten 110a, 111a aufweisen,
zum Einstellen der Frequenzen der Basisstationen 100 bis 104 bereitgestellt
werden. In dem System von 3 kann das
Bezugscluster durch einen äußerst genauen
Bezugstaktgeber eingestellt werden oder, wie dargestellt, können einer
oder mehrere Cluster in dem System von 3 ihre Frequenzen
durch Bezugnahme auf Signale einstellen, die von einem externen
Funktelefonnetzwerk empfangen werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
empfängt
der Empfänger 113a ein
Signal von einem überlappenden
zellularen Netzwerk 124 zur Synchronisation von Basisstationen 100, 111 und
empfängt
der Empfänger 112a ein Signal
von einer Basisstation 101 zur Synchronisation von Basisstationen 102 bis 104.
Alternativ kann die Frequenzeinstellungseinheit 111a ihre
Frequenz von einem genauen Bezugstaktgeber herleiten und/oder die
Frequenzeinstellungseinheit 112a kann ihre Frequenz von
dem Netzwerk 124 herleiten.
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Das
System von 3 kann derart konfiguriert sein,
dass es bei einer Frequenz und gemäß dem Protokoll von einem Standardfunktelefonsystem wie
etwa GSM arbeitet. In diesem Fall ist es besonders günstig, wenn
ein Bezugscluster und/oder andere Cluster in dem System von 3 Signale
von einem externen zellularen Netzwerk empfangen und diese zum Einstellen
ihrer eigenen Frequenzen verwenden. Die Anwendbarkeit dieses Ansatzes
wird gesteigert, wenn die Abdeckung des externen zellularen Netzwerks
die des IP-Netzwerk-basierten Systems überlappt, so dass Empfänger zum
Empfangen von Signalen von dem externen zellularen Netzwerk nicht
von dem IP-Netzwerk-basierten System entfernt sein müssen.
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Angesichts
der typischen Architektur einer BSC und der erwarteten Architektur
einer kommerziellen Implementierung einer IMC kann die Frequenzanalyseeinheit
auf einer Erweiterungsbaugruppe für eine BSC oder IMC bereitgestellt
werden. Wenn angemessen, kann die Empfängereinheit auf der gleichen
Baugruppe bereitgestellt werden oder kann entfernt über eine
Kabelverbindung angeschlossen werden.
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Es
ist möglich,
dass der Empfänger
und/oder die Frequenzanalyseeinheiten in oder an einer Basisstation
bereitgestellt werden. Die relevanten Frequenzeinstellungssignale
können
von dort über
ihre BSC/IMC an andere Basisstationen ihres Clusters weitergegeben
werden oder jede Basisstation kann seinen eigenen Empfänger und
Analyseeinheit haben. Aus etlichen Gründen ist es jedoch unwahrscheinlich,
dass der letztere Ansatz bevorzugt wird. Ein Hinzufügen solcher
Hardware zu einer Basisstation würde
die Kosten der Basisstation erhöhen,
was nicht gerechtfertigt wäre,
wenn die Basisstation auf die herkömmliche Weise eingesetzt wird,
d.h. angeschlossen an eine taktzuführende BCM- oder HDSL-Leitung. Und die
IMC/BSC kann eine spezielle genaue direkte Verbindung zu den empfangenen Taktsignalen
benötigen,
um ihre BSC-/IMC-Funktionen durchzuführen. Es ist auch wahrscheinlich,
dass es leichter einzurichten ist, dass der zusätzliche Funkempfänger nicht
durch die relativ leistungsstarken Funkausgaben der internen Antenne
einer Basisstation überlastet
wird, wenn er sich nicht an einer Basisstation befindet.
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Da
das genaue Taktsignal, das in der IMC/BSC erzeugt wird, als Bezugstaktsignal
für die Basisstation
verwendet wird, benötigt
die Basisstation selbst somit nur einen relativ günstigen
Taktgeber. Es kann zum Beispiel möglich sein, einen Taktgeber von
der Art zu verwenden, die in einem typischen Mobiltelefon verwendet
wird, wenn die Signalisierung zwischen der IMC/BSC und der Basisstation
ausreichend ist.
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Das
Taktsignal kann von der IMC/BSC als eine 2 MHz-Impulsfolge an die Basisstation gesendet werden.
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Es
ist möglich,
dass die IMC und die Basisstation über eine asynchrone Verbindung
wie USB angeschlossen werden kann. (Solch eine Verbindung ist zwischen
der IMC 110 und der Basisstation 104 in 3 als 130 dargestellt.)
In diesem Fall sollte ein vorbestimmtes Kabel 131 bereitgestellt
werden, um die Taktimpulse an die Basisstation zu befördern. Wenn
die IMC/BSC und die Basisstation bereits über eine Verbindung verbunden
sind, die PCM unterstützt,
dann kann ein extra Kabel nicht notwendig sein. Die normalerweise
verwendete HSCSD-PC-Erweiterungsbaugruppe
kann ihre Taktzuführung
zum Beispiel über
ein Kabel (welches ein zusätzliches
Kabel oder auch nicht sein kann) empfangen, das an eine Bezugstaktgebererweiterungsbaugruppe
gemäß einer
der Lösungen
angeschlossen ist. Das Taktsignal kann dann wie gewöhnlich über die Abis-Schnittstelle übertragen
werden. Wenn die Basisstation eine separate Takteingabeschnittstelle
aufweist, dann kann wiederum ein vorbestimmtes Taktkabel verwendet
werden. Da die Basisstation das Taktsignal dann nicht von den PCM-Impulsen herleiten
muss, ist ein weniger genaues Bezugstaktsignal notwendig, um die
vorgegebenen Genauigkeitsvorgaben für die Basisstation zu erreichen.
Es wird geschätzt,
dass eine Genauigkeit von 2 × 10–8 bis
3 × 10–8 anstelle
von 1,5 × 10–8 ausreichend
ist.
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An
der IMC/BSC kann die Empfänger-/Analysehardware
mit der Schnittstellenhardware für
die Verbindung zu der/den Basisstation(en) kombiniert werden, oder
separat implementiert werden.
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Damit
die Empfänger-/Analysehardware
die für
das Taktsteuerungsverfahren erforderliche Frequenz korrekt aufnehmen
kann, sollte ein Wissen über
die Frequenz vorhanden sein, die sie erfassen soll. Somit kann sie
oder die IMC/BSC, in welche sie installiert ist, eine Liste der
Frequenzen und Bezeichner (BSICs) speichern, die von allen oder
nahegelegenen Basisstationen ihres Netzwerks verwendet werden. Mit
diesem Wissen kann sie die Frequenzen von mehr als einer Basisstation
erfassen und analysieren, für
eine Extragenauigkeit oder um eine ausfallsichere Redundanz zu erlauben.
Die Liste kann auch Informationen über Basisstationen von anderen Netzwerken
enthalten, wenn deren Übertragungen ebenfalls
zur Frequenzeinstellung zu verwenden sind. In der Praxis kann diese
Liste zentral gespeichert (zum Beispiel in einer GWU 120)
und auf Verlagen an die Empfänger-/Analyseeinheit
gesendet werden. Verbotene Träger
können
manuell zu der Liste hinzugefügt
werden, wenn zum Beispiel eine starke Abdeckung von einem anderen
System vorliegt.
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Wenn
die Empfänger-/Analysehardware eine
Frequenz erfassen soll, sucht sie nach dem stärksten geeigneten Trägersignal
(vorzugsweise ein Rundsendesignal, wie etwa das BCCH-Signal in einem
GSM-artigen Netzwerk) und empfängt
und kodiert kontinuierlich Synchronisationssignalfolgen. Dies stellt
einen Bezugstaktgeber für
den internen Oszillator der Empfängereinheit
bereit. Die Empfängereinheit
kann die Frequenz/Zeitsteuerung des empfangenen Signals unter Verwendung
des „zeitbasierten
Zähler"-Prinzips messen,
gemäß welchem die
TDMA-Rahmenanzahl (zum Beispiel von einer GSM-Übertragung), Zeitschlitzanzahl,
und Anzahl der 1/4-Bits gemäß der GSM-Spezifikation
05.10 gefolgt werden. Das Trägersignal
kann eines von einem externen Netzwerk sein, welches in dem System,
das die Frequenzmessung implementiert, nicht verwendet wird. Natürlich können analoge
Prinzipien in Netzwerken verwendet werden, die gemäß anderen Standards
arbeiten, inklusive nicht TDMA-Standards.
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Wenn
die Empfänger/Analyseeinheit
nicht in der Lage ist, von dem Aufenthaltsort ihrer IMC/BSC zufriedenstellend
zu empfangen, dann kann eine externe Antenne bereitgestellt werden,
um die Empfangsqualität
zu der zu verbessern, die zum verlässlichen Lesen der Frequenz
notwendig ist. In einem GSM-artigen System zum Beispiel muss der
Empfänger
nur fähig
sein, die Synchronisationssignalfolgen genau zu empfangen.
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Die
Genauigkeit dieses Bezugstaktsignals, das von der Empfänger/Analyseeinheit über die
Luftschnittstelle empfangen wird, ist unter guten Funkbedingungen
ungefähr
die gleiche, wie die der bedienenden Basisstation. Wenn der Takt
der bedienenden Basisstationen präziser läuft als von der relevanten
Spezifikation verlangt, dann kann es einen beträchtlichen Spielraum für einen
Verlust an Genauigkeit über
die Luftschnittstelle aufgrund nicht idealer Funkbedingungen geben.
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Wenn
die Empfänger/Analyseeinheit
das Signal, das es empfängt,
verliert, dann sucht sie vorzugsweise nach einem anderen geeigneten
Träger. Die
Basisstationen, die sich auf die Empfänger-/Analyseeinheit verlassen,
sollten ausreichend stabile Taktgeber besitzen, um mit einer kurzen
Unterbrechung der Taktsignale, die sie von der IMC/BSC erhalten,
umgehen zu können,
um in der Lage zu sein, eine kurze Unterbrechung dieser Art handhaben
zu können
und immer noch innerhalb der spezifizierten Toleranz zu bleiben.
Ein Ansatz, die Stabilität
des Systems unter diesen Bedingungen zu erhöhen, ist einen zusätzlichen
Taktgeber an der IMC/BSC bereitzustellen, zum Unterstützen der
Basisstationen, wenn die Empfänger/Analyseeinheit
ein Signal verliert oder ausfällt.
Dies kann wirtschaftlicher sein, als eine Bereitstellung eines genaueren
Taktgebers an jeder Basisstation. Wenn die Basisstationen dazu dienen,
eine Unterstützung
bei Unterbrechungen der Taktimpulse bereitzustellen, dann sollten
in einem GSM-System, deren Taktgeber die Genauigkeit von 0,05 ppm übersteigen,
die bei GSM-Spezifikationen für
die Trägerfrequenz
verlangt wird.
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Für eine zusätzliche
Genauigkeit kann der Empfänger
der Empfänger-/Analyseeinheit
fähig sein,
die Frequenz von mehr als einer Basisstation, zum Beispiel sechs
Basisstationen, zu erfassen. Wenn eine der erfassten Basisstationen
eine ist, deren Frequenz mittels dieser einen Empfänger-/Analyseeinheit
einzustellen ist, dann kann es eine Rückkopplungsschleife geben,
wodurch der Takt der Basisstation genau vorgesetzt oder verzögert werden kann,
um überein
zustimmen, oder ansonsten gemäß einem
gewünschten
Verhältnis
relativ zu der Frequenz von einer anderen Basisstation, deren Signale
empfangen werden, eingestellt zu werden.
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Wenn
das Netzwerk gestartet wird, ist es für jede Basisstation möglich, nur
auf ihrem Rundsende(zum Beispiel BCCH)-Kanal übertragen, bis alle Übertragungsfrequenzen
eine ausreichende Frequenzgenauigkeit erreicht haben oder eine Frequenzangleichung
hergestellt wurde, und nur dann mit der Verwendung ihrer Verkehrskanäle zu beginnen.
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Als
ein Beispiel der zum Erreichen der Synchronisation notwendigen Zeitspanne
ist die erforderliche Genauigkeit in GSM gleich 0,05 PPM, was 3 μs/min entspricht.
Die Bitdauer in GSM beträgt
3,7 μs und
die Dauer eines Viertelbits damit 0,9 μs. Dies erlaubt theoretisch,
eine Genauigkeit von 0.015 PPM zu erreichen, unter Verwendung der
Informationen, die über
eine Minute gesammelt werden. Unter Berücksichtigung von Fehlern (zum
Beispiel Ungenauigkeiten der Takte an Basisstationen und/oder IMCs/BSCs)
ist zu erwarten, dass diese Zeitdauer von 1 Minute ausreichend sein
sollte, um eine ausreichende Frequenzgenauigkeit in Übereinstimmung mit
den Genauigkeitsanforderungen des GSM-Standards zu erreichen.
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Die
vorliegende Erfindung kann jedes Merkmal oder jede Kombination von
Merkmalen enthalten, die hierin ausdrücklich offenbart sind.