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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswählen von
Zellen von Basisstationen eines Netzwerks für Mobilkommunikationen für Soft-Handover-Verbindung
mit einem mobilen Benutzerendgerät,
um an einem ersten Netzwerkknoten mehrere empfangene Darstellungen
eines Datenübertragungsblocks
von dem mobilen Benutzerendgerät
innerhalb eines bestimmten Zeitraums bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Netzwerk für Mobilkommunikationen,
das einen Selektor umfasst, der betriebsfähig ist, Zellen von Basisstationen
für Soft-Handover-Verbindung
mit einem mobilen Benutzerendgerät
auszuwählen,
um an einem ersten Netzwerkknoten mehrere empfangene Darstellungen
eines Datenübertragungsblocks
von dem mobilen Benutzerendgerät
innerhalb eines bestimmten Zeitraums bereitzustellen.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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In
Codemultiplex-Vielfachzugriff- (CDMA) Systemen kann sich ein mobiles
Benutzerendgerät
in einem Bereich befinden, in dem Soft-Handover möglich ist.
In einem Soft-Handover-Szenario werden Signale von dem mobilen Benutzerendgerät von mehr als
einer Zelle eines Netzwerks empfangen.
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In
einem Soft-Handover-Szenario wird einem mobilen Benutzerendgerät normalerweise
eine Gruppe von benachbarten Zellen, (die als eine "Überwachungsgruppe" bekannt sind), zugewiesen,
um die Funkqualität
jeder Zelle in der Überwachungsgruppe
zu überwachen
und zu melden. Wann immer eine Zelle ein Kandidat für eine Soft-Handover-Verbindung
wird, meldet das mobile Benutzerendgerät (Benutzerausrüstung, UE)
die Funkqualität
dieser Zelle an das Netzwerk. Das Netzwerk bestimmt dann (basierend
auf der Meldung), ob die Zelle zu einem Teil der aktiven Gruppe
gemacht wird, zu jeder von der eine solche Soft-Handover-Verbindung
hergestellt ist.
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Die
Auswahlkriterien zum Auswählen,
ob eine Zelle in Soft-Handover-Verbindung sein sollte, (d.h. Teil
der aktiven Gruppe), hängen
von den Funkbedingungen, (wie beispielsweise Qualität des gemeinsamen
Pilotkanals), und Funkbetriebsmitteln, (wie beispielsweise Mehrkanalübertragungs-Code, Zellenlast),
ab. In einem realen System sind außer funkbezogenen Betriebsmitteln
und Bedingungen praktische Einschränkungen vorhanden, wie beispielsweise
die Last, (d.h. die Verkehrsmenge), die von einer Schnittstelle
bearbeitet wird, und Bandbreitengrenzen.
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Wenn
mehr als eine Soft-Handover-Verbindung vorhanden ist, wird das empfangene
Signal mit der besten Qualität
aus den empfangenen ausgewählt.
Auswählen
des besten Signals aus diesen empfangenen durch die verschiedenen
Zellen (in der Uplink-Richtung) und aus den verschiedenen Zellen (in
der Downlink-Richtung) ist jedoch nur möglich, wo die Verzögerung zwischen
Signalen über
verschiedene Zellen nicht zu groß ist. In einem System des
Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) können Unterschiede
in der Last der Zellen und Bandbreiten-Einschränkungen zu verschiedenen Verzögerungen
führen,
wodurch die Möglichkeit
verringert wird, immer das beste Signal auswählen zu können, das über verschiedene Zellen empfangen wird.
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Auf
das US-Patent US-B-6192246 und die internationale (P.C.T.) Patentanmeldung
WO 02/49381 wird als Stand der Technik verwiesen.
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Aus
US-B-6192246 ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Auswählen von
Zellen von Basisstationen eines Netzwerks für Mobiltelekommunikationen
für Soft-Handover-Verbindung
mit einem mobilen Benutzerendgerät bekannt,
um an einem ersten Netzwerkknoten mehrere empfangene Darstellungen
eines Datenübertragungsblocks
von dem mobilen Benutzerendgerät
innerhalb eines bestimmten Zeitraums bereitzustellen.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch die Offenbarung von
US-B-6192246 dadurch, dass für
jede Zelle die Verzögerung
auf Grund der Übertragung
einer Darstellung des empfangenen Datenübertragungsblocks über die
Schnittstelle(n) zwischen Netzwerkknoten entlang eines Übertragungswegs
zu dem ersten Netzwerkknoten geschätzt wird, indem der Beitrag
zu der Verzögerung, die
durch jede Schnittstelle entlang des Übertragungswegs verursacht
wird, bestimmt wird, wobei die Zellen abhängig von den dazugehörigen Verzögerungen
ausgewählt
werden.
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Vorzugsweise
dient das Verfahren zum Auswählen
von Zellen zur Aufnahme in eine Gruppe von Zellen, die in Bezug
auf Funkqualität
für die
möglichen
Aufnahme in eine aktive Gruppe von Zellen in einer Soft-Handover-Verbindung überwacht
werden sollen.
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Vorzugsweise
werden Zellen abhängig
von Faktoren ausgewählt,
welche die geschätzte
Verzögerung,
die Empfangssignal-Qualität
und die verfügbaren
Funk-Betriebsmittel umfassen.
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Vorzugsweise
wird jede Zelle, von der angenommen wird, dass sie eine Darstellung
des empfangenen Datenübertragungsblocks
bereitstellt, der an dem ersten Netzwerkknoten später ankommt
als eine vorgegebene Zeit nach der ersten der Darstellungen des
empfangenen Datenübertragungsblocks,
nicht ausgewählt.
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Des
Weiteren ist der erste Netzwerkknoten vorzugsweise ein Funknetzwerk-Controller
(RNC).
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Netzwerk für Mobilkommunikationen bereit,
umfassend einen Selektor, der zur Auswahl von Zellen von Basisstationen
für Soft-Handover-Verbindung
mit einem mobilen Benutzerendgerät
betriebsfähig
ist, um an einem ersten Netzwerkknoten mehrere empfangene Darstellungen
eines Datenübertragungsblocks von
dem mobilen Benutzerendgerät
innerhalb eines bestimmten Zeitraums bereitzustellen, und ist gekennzeichnet
durch weiteres Umfassen von Verzögerungsschätzungseinrichtungen,
die betriebsfähig sind,
um für
jede Zelle die Verzögerung
auf Grund der Übertragung
einer Darstellung des empfangenen Datenübertragungsblocks über die
Schnittstelle(n) zwischen Netzwerkknoten entlang eines Übertragungswegs
zu dem ersten Netzwerkknoten zu schätzen, indem der Beitrag zu
der Verzögerung,
die durch jede Schnittstelle entlang des Übertragungswegs verursacht
wird, bestimmt wird.
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Vorzugsweise
ist der Selektor betriebsfähig, um
Zellen für
die Aufnahme in eine aktive Gruppe von Zellen in einer Soft-Handover-Verbindung
auszuwählen.
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Vorzugsweise
ist der Selektor (12) betriebsfähig, um Zellen für die Aufnahme
in eine Gruppe von Zellen auszuwählen,
die in Bezug auf Funkqualität
für die
mögliche
Aufnahme in eine aktive Gruppe von Zellen in einer Soft-Handover-Verbindung überwacht werden
sollen.
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Vorzugsweise
ist der Selektor (12) betriebsfähig, um Zellen abhängig von
Faktoren auszuwählen,
welche die geschätzte
Verzögerung,
die Empfangssignal-Qualität
und die verfügbaren
Funk-Betriebsmittel umfassen.
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Vorzugsweise
ist der Selektor (12) so betriebsfähig, dass jede Zelle (18, 22),
die eine Darstellung des empfangenen Datenübertragungsblocks bereitstellt,
der an dem ersten Netzwerkknoten (14) später ankommt
als eine vorgegebene Zeit (W) nach der ersten (F) der Darstellungen
des empfangenen Datenübertragungsblocks,
nicht ausgewählt
wird.
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Des
Weiteren ist der erste Netzwerknoten (14) vorzugsweise
ein Funknetzwerk-Controller (RNC), und das Netzwerk umfasst wenigstens
einen weiteren Funknetzwerk-Controller
(26), wenigstens einen Funknetzwerk-Controller zur Funknetzwerk-Controller-Schnittstelle
(8) und wenigstens zwei Funknetzwerk-Controller zu Basisstations-Schnittstellen
(28, 30).
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Des
Weiteren umfasst der erste Netzwerkknoten (14) den Selektor
(12).
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Die
Auswahl von Zellen von Basisstationen für Soft-Handover-Verbindung, (auch als Soft-Handoff
bekannt), basiert auf Verzögerungsunterschieden
zwischen einem bedienenden Funknetzwerk-Controller (SRNC) und Basisstationen
(Knoten B).
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In
bevorzugten Ausführungsformen
werden die Kriterien zum Auswählen
einer Zelle, die für
die Soft-Handover-Verbindung
verwendet und überwacht
werden soll, einschließlich
der Berücksichtigung
von Empfangsignal-Qualität und Funk-Betriebsmitteleinsatz
(z.B. Zell- Last),
erweitert, um Verzögerungsunterschiede
einzubeziehen, die durch die Schnittstelle(n) zwischen dem bedienenden
Funknetzwerk-Controller (RNC) und den Basisstationen verursacht
werden. Der Verzögerungsunterschied der
Schnittstelle zwischen bedienendem RNC und Knoten B steht in direktem
Bezug zu dem Verkehrlast-Unterschied in der Schnittstelle.
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Durch
die Berücksichtigung
der Verzögerungsunterschiede
der Schnittstellen weisen die bevorzugten Ausführungsformen die folgenden
Vorteile auf. Erstens ist die Auswahl des am besten empfangenen
Signals möglich.
Zweitens werden unnötige Meldungsübertragungen
vom Funknetzwerk-Controller zum mobilen Benutzerendgerät und vom
Funknetzwerk-Controller zur Basisstation zum Herstellen von nutzlosen
Soft-Handover-Verbindungen vermieden. Mit anderen Worten, eine unnötige Zeichengabe zum
Herstellen von Transportträgern,
die beim Soft-Handover nicht nutzbar sein können, wird vermieden. Drittens
wird die Größe des Puffers
reduziert, der zum Speichern von verzögertem Verkehr auf dem bedienenden
Funknetzwerk-Controller erforderlich ist. Mit anderen Worten, in
dem Funknetzwerk-Controller (RNC) ist weniger Puffern erforderlich,
um einige Datenübertragungsblöcke zu speichern,
während
auf andere Datenübertragungsblöcke gewartet
wird, aus all denen ausgewählt
werden soll. Viertens wird eine unnötige Meldung von dem mobilen
Benutzerendgerät
vermieden in Bezug auf eine Zelle in einer Überwachungsgruppe mit guter Funkqualität, aber
hoher Verzögerung
auf der bzw. den dazugehörigen
Schnittstellen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
stellen einen Auswahlansatz bereit, der nicht nur auf Funkqualitäts- und
Betriebsmittel-Kriterien basiert, sondern auch auf phy sikalischen
Schnittstellen-Einschränkungen
zum Aufnehmen oder Ausschließen
einer Zelle aus der aktiven Gruppe oder der Überwachungsgruppe für die Soft-Handover-Verbindung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden als Beispiel und unter
Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:
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1 ist
eine schematische Darstellung, die ein UMTS-Telekommunikationsnetzwerk
veranschaulicht, und
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2 ist
eine schematische Darstellung eines Beispiels für den Zeitablauf einer Uplink-Meldung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Wie
in 1 gezeigt, ist eine Schnittstelle 2, (die
als IuB-Schnittstelle bezeichnet ist), zwischen jeder Basisstation 4 (Knoten
B in UMTS-Terminologie) und dem Funknetzwerk-Controller (RNC) 6,
und eine Schnittstelle 8, (die als IuR-Schnittstelle bekannt
ist), zwischen zwei Funknetzwerk-Controllern (RNC) 6 vorhanden.
Jede Basisstation 4 weist eine oder mehrere Zellen 10 auf,
(d.h. Deckungsbereiche). Im UMTS weist eine Basisstation 4 drei
Zellen 10 auf, und zwar in Winkelsektoren von einhundertzwanzig Grad
um die Basisstation 4.
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Wie
in 1 gezeigt, erfolgt die Auswahl dessen, welches
das beste Signal ist, das von den verschiedenen Zellen empfangen
wird, in Verbindung mit einem mobilen Benutzerendgerät 20 während eines
Soft-Handover durch einen Selektor 12, der Teil eines bedienenden
Funknetzwerk-Controllers 14 ist, der eine Basisstation 16 steuert,
die eine Zelle 18 aufweist, die mit dem mobilen Benutzerendgerät 20 in
Verbindung steht. Wenn sich das mobile Benutzerendgerät 20 in
einer Soft-Handover-Phase
befindet, werden Signale auch von einer Zelle 22 einer
anderen Basisstationen 24 empfangen, die mit einem Drift-Funknetzwerk-Controller 26 verbunden
ist.
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Ein
Datenübertragungsblock,
der von der Basisstation 16 empfangen wird, die mit dem
bedienenden Funknetzwerk-Controller 14 verbunden
ist, wird über
die entsprechende IuB-Schnittstelle 28 zu dem bedienenden
Funknetzwerk-Controller 14 gesendet. Der gleiche Datenübertragungsblock,
der von einer anderen Basisstation 24 empfangen wird, wird über die
IuB-Schnittstelle 30 zu dem Drift-Funknetzwerk-Controller 26,
danach über
die IuR-Schnittstelle 8 zwischen den zwei Funknetzwerk-Controllern 6, 6, 14, 26 vom
Drift-Funknetzwerk-Controller 26 zum bedienenden Funknetzwerk-Controller 14 gesendet.
Der bedienende Funknetzwerk-Controller 14 wählt dann
den Datenübertragungsblock
mit der besten Qualität,
der innerhalb eines ausgewählten
Zeitfensters ankommt, (das als das "Empfangsfenster" bekannt ist), aus jeder der verschiedenen
Zellen 10 in der aktiven Gruppe aus, (d.h. der Zellengruppe
in der Soft-Handover-Verbindung, wobei aus Gründen der Einfachheit davon
in 1 zwei Zellen 18, 22 gezeigt sind).
Das Empfangszeitfenster beginnt, wenn der erste dieser Datenübertragungsblöcke von
dem bedienenden Funknetzwerk-Controller 14 empfangen wird.
Die Qualität
jedes Datenübertragungsblocks wird
aus der Genauigkeit des Empfangs von zyklischen Redundanz-Prüfdaten bzw.
der Bitfehlerrate (BER) bestimmt.
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Verzögerung als
Faktor in der Auswahl
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Der
Selektor 12 berücksichtigt
Faktoren, wie beispielsweise Empfangssignal-Qualität und Funk-Betriebsmitteleinsatz,
(z.B. Mehrkanalübertragungs-Code,
Zellenlast), wenn ausgewählt
wird, welche Kandidatenzelle der aktiven Gruppe hinzugefügt werden
soll, oder welche gegenwärtige
aktive Zelle aus der aktiven Gruppe entfernt werden soll. Der Selektor 12 in
dem bedienenden Funknetzwerk-Controller 14 berücksichtigt
zusätzlich
die Gesamtverzögerung,
die auf die Schnittstellen 2, 28, 30, 8 zurückzuführen ist, über welche
ein Datenübertragungsblock, der
von einer Kandidatenzelle empfangen wird, übertragen werden muss, um den
bedienenden Funknetzwerk-Controller zu erreichen, wenn eine Auswahl
getroffen wird, welche Kandidatenzelle zu der aktiven Gruppe hinzugefügt werden
soll, oder welche gegenwärtig
aktive Zelle aus der aktiven Gruppe entfernt werden soll. Eine geringere
Verzögerung
wird natürlich
bevorzugt. Die Verzögerung,
die durch eine Schnittstelle verursacht wird, hängt von der Last ab, (d.h.
der Verkehrsmenge, die pro Zeiteinheit getragen wird). Verzögerungsunterschiede
in der bzw. den Schnittstellen zwischen dem bedienenden Funknetzwerk-Controller RNC und
einer Basisstation stehen in direkter Beziehung zu Unterschieden
in der Verkehrslast in den Schnittstellen.
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Diese
Verzögerungen
werden auch bei der Bestimmung der überwachten Gruppe berücksichtigt,
d.h. der Liste von Zellen, die von dem mobilen Benutzerendgerät (UE) hinsichtlich
der möglichen Auswahl
für die
aktive Gruppe überwacht
werden sollen.
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Beispielsweise
den Fall angenommen, in dem Signale von dem mobilen Benutzerendgerät 20 von
zwei Zellen 18, 22 empfangen werden, und die zwei
Zellen 18, 22 zu verschiedenen Basisstationen (Knoten
B) 16, 24 gehören.
Die zwei verschiedenen IuB-Schnittstellen 28, 30,
welche die jeweiligen Funknetzwerk-Controller (RNC) 14, 26 und
Basisstationen (Knoten B) 16, 24 verbinden, weisen
jeweils eine unterschiedliche gegenwärtige Verkehrslast auf und
erzeugen daher eine unterschiedliche Verzögerung beim Weiterleiten des
empfangenen Datenübertragungsblocks.
Wenn die Verzögerung
auf einer der IuB-Schnittstellen 28, 30 hoch ist,
wird das Signal von dem mobilen Benutzerendgerät 20 über diese IuB-Schnittstelle außerhalb
des Uplink-Empfangszeitfensters ankommen, (d.h. des Zeitfensters
für den
Empfang eines über
Uplink gesendeten Signals), und so für die Auswahl durch den Selektor 12 nicht zur
Verfügung
stehen.
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2 veranschaulicht
einen Beispielfall des bedienenden Funknetzwerk-Controllers RNC 14 und der
Zellen 18, 22 von zwei verschiedenen Basisstationen 16, 24.
Die Zeit wird in Dauern von Datenübertragungsblock-Nummern von x bis
x + 5 von links nach rechts gezeigt, wobei die Folgenden in 2 schematisch
dargestellt sind:
- (i) die Zeitdauer, über die
ein Datenübertragungsblock
von Zelle 18 (Zelle #1) der Basisstation 16 gesendet
wird,
- (ii) die Zeitdauer P, über
die ein Datenübertragungsblock
F von Zelle 18 (Zelle #1) der Basisstation 16 empfangen
wird,
- (iii) die Zeitdauer, über
die ein Datenübertragungsblock
von Zelle 22 (Zelle #2) der Basisstation 22 gesendet
wird,
- (iv) die Zeitdauer P', über die
ein Datenübertragungsblock
F' von Zelle 22 (Zelle
#2) der Basisstation 22 empfangen wird.
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Das
Empfangszeitfenster W ist ebenfalls gezeigt, wobei das Fenster W
ab dem Beginn der Zeitdauer P beginnt, über welche ein Datenübertragungsblock
von der Zelle 18 (Zelle #1) der Basisstation 22 empfangen
wird.
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Es
ist ersichtlich, dass der Datenübertragungsblock
F', (d.h. der Verkehrsblock),
also der Datenübertragungsblock
#(x+1) von dem mobilen Benutzerendgerät 20 über eine
Zelle 22 (Zelle #2) nicht innerhalb des zulässigen Empfangszeitfensters
W ausgewählt
werden kann, (d.h. "zur
Soft-Handover-Verstärkung
beitragen"). Eine
Vergrößerung der Größe des Zeitfensters
W würde
bedeuten, dass der bedienende Funknetzwerk-Controller RNC 14 den Datenübertragungsblock
F (Verkehrsblock #(x+1) von der Zelle 18 (als Zelle #1
bezeichnet)) länger speichern
muss.
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Verzögerungsbestimmung
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Die
Verzögerungen
auf Grund der Übertragung
zwischen den zwei Funknetzwerk-Controllern (RNC) 14, 26 und
zwischen dem jeweiligen Funknetzwerk-Controller (RNC) 14, 26 und
den Basisstationen 16, 24 können bestimmt werden unter
Verwendung von Uplink/Downlink-Knotensynchronisationsverfahren nach
UMTS-Standard oder Uplink/Downlink-Standkanal- (DCH) Synchronisationsverfahren. Insbesondere
können
diese Verzögerungen
be stimmt werden unter Verwendung einer der folgenden zwei Prozeduren über entweder
die IuB-Schnittstelle 28 oder jede der IuR-Schnittstelle 8 und IuB-Schnittstelle 30,
wie jeweils anwendbar. Diese Verfahren basieren auf dem gleichen
Prinzip, und zwar dem Aussenden eines "Ping"-Signals zu einem Zielknoten,
um herauszufinden, ob der Zielknoten in Betrieb befindlich ist,
wobei der Zielknoten eine entsprechende Antwort sendet. Die "Hin- und Rückstrecken"-Zeit ab dem Senden
des Ping-Signals bis zum Empfangen der dazugehörigen Antwort wird dann bestimmt.
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Erstes
Verfahren (DCH-Synchronisation) Dieses Verfahren wird von dem bedienenden
Funknetzwerk-Controller
(SRNC) 14 initiiert, indem ein Downlink-Synchronisationskontroll-Datenübertragungsblock
zu einer Basisstation 16, 24 in einer Soft-Handover-Verbindung
gesendet wird. Dieser Kontrolldatenübertragungsblock gibt eine
Zielverbindungs-Datenübertragungsblocknummer
(CFN) an.
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Nach
dem Empfang des Downlink-Synchronisationskontroll-Datenübertragungsblocks
antwortet die Basisstation 16, 24 sofort mit einem
Uplink-Synchronisationskontroll-Datenübertragungsblock,
der die Ankunftszeit (ToA) für
den Downlink-Synchronisationskontroll-Datenübertragungsblock und die Verbindungs-Datenübertragungsblocknummer
(CFN) angibt, die in dem empfangenen Downlink-Synchronisationskontroll-Datenübertragungsblock
angegeben ist. Der Uplink-Synchronisationskontroll-Datenübertragungsblock
wird immer als eine Antwort gesendet, auch wenn der Downlink-Synchronisationskontroll-Datenübertragungsblock
von der Basisstation innerhalb eines erwarteten Ankunftsfensters
empfangen wird.
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Zweites
Verfahren (Knotensynchronisation) Dieses Verfahren wird von dem
bedienenden Funknetzwerk-Controller
(SRNC) initiiert, indem ein Downlink-Knotensynchronisationskontroll-Datenübertragungsblock,
der einen Parameter T1 enthält, zu
einer Basisstation 16, 24 gesendet wird. Nach dem
Empfang eines Downlink-Knotensynchronisationskontroll-Datenübertragungsblocks
antwortet die Basisstation 16, 24 mit einem Uplink-Knotensynchronisationskontroll-Datenübertragungsblock,
der die Parameter T2 und T3 sowie den T1-Parameter enthält, der
in dem anfänglichen
Downlink-Knotensynchronisationskontroll-Datenübertragungsblock angegeben
war.
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Die
Parameter T1, T2, T3 sind wie folgt:
T1 ist die für den Funknetzwerk-Controller
(RNC) spezifische Datenübertragungsblocknummer
(RFN), die den Zeitpunkt angibt, zu dem der Funknetzwerk-Controller
(RNC) den Downlink-Knotensynchronisationskontroll-Datenübertragungsblock
zur Übertragung
sendet, insbesondere, indem der Datenübertragungsblock von einem
Dienstzugangspunkt (SAP) zu der Transportschicht gesendet wird in Übereinstimmung
mit dem mehrschichtigen Kommunikationsprotokoll, das für UMTS-Systeme
definiert ist.
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T2
ist eine für
die Basisstation spezifische Datenübertragungsblocknummer (BFN),
die den Zeitpunkt angibt, zu dem die Basisstation den entsprechenden
Downlink-Knotensynchronisationskontroll-Datenübertragungsblock über den
Dienstzugangspunkt (SAP) von der Transportschicht empfängt.
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T3
ist eine für
die Basisstation spezifische Datenübertragungsblocknummer (BFN),
die den Zeitpunkt angibt, zu dem die Basisstation den Uplink-Knotensynchronisationskontroll-Datenübertragungsblock über den
Dienstzugangspunkt (SAP) zu der Transportschicht sendet.