DE60304689T2

DE60304689T2 - Verfahren und vorrichtung zum synchronisieren von basisstationen

Info

Publication number: DE60304689T2
Application number: DE60304689T
Authority: DE
Inventors: G. Stephen Nesconset DICK; M. James Verona MILLER
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: AR038349A1; KR20050099939A; TW570454U; KR100893888B1; MXPA04007593A; MY141615A; CN2718922Y; TWI314403B; TW200305345A; EP1479175A2; US20030147362A1; TWI261474B; JP4463175B2; KR100913801B1; WO2003067769A3; HK1073946A1; CA2644144A1; ATE323976T1; CA2475495C; KR200312773Y1

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein digitale Kommunikationssysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren zum Synchronisieren mehrerer Basisstationen in einem zellularen Kommunikationsnetz.
Die vorgeschlagenen drahtlosen Protokolle der dritten Generation (3G) erfordern einen Ansatz, der auf einem einfachen aber teuren Verfahren basiert, welches erfordert, daß jede Basisstation extern auf eine äußerst genaue externe Quelle synchronisiert wird. Ein Verfahren, das die Synchronisierung von Basisstationen unterstützt, erfordert, daß eine Basisstation auf einem Kanal, wie etwa einem Synchronisationskanal (SCH) oder einem gemeinsamen physikalischen Steuerkanal (CCPCH), passiv auf Synchronisationsübertragungen von seinen Nachbarn horcht und Verfahren folgt, die ähnlich denen sind, die von dem Benutzergerät (UE) durchgeführt werden, um sich zu synchronisieren. Ein anderer Ansatz erfordert, daß jede Basisstation gelegentlich koordiniert mit einem oder mehreren ihrer Nachbarn, die auf die Übertragung horchen, einen speziellen Synchronisationsburst sendet. Noch ein anderer Ansatz läßt UEs die Differenz zwischen Ankunftszeiten (TDOA) von Übertragungen von jeder von zwei Zellen messen. Diese Verfahren nutzen eine präzise genaue Quelle in jeder Basisstation. Da jede Basisstation ihre Quelle hat, sind diese Verfahren teuer und unpraktisch.
Daher besteht ein Bedarf an einem System und einem Verfahren, die eine schnelle, wirksame und weniger teure Synchronisation zwischen Basisstationen im Betrieb ermöglichen, ohne zusätzliche physikalische Ressourcen zu benötigen.
Es besteht auch ein Bedarf an einem System, das eine genaue Synchronisation bereitstellt, wobei eine minimale Anzahl von Unterbrechungen der normalen Dienste ebenso wie verringerter Nachrichtenverkehr zwischen dem Node B und der Funknetzsteuerung (RNC) verwendet wird.
US-A-5 404 575 beschreibt ein System, in dem eine Basisstation ein Synchronisationssignal sendet, wenn die Zeit entsprechend ihrer Uhr gleich der geplanten Sendezeit für diese Basisstation ist. Basisstationen, die nicht senden, versuchen, das Synchronisationssignal zu empfangen. Wenn eine Basisstation ein Synchronisationssignal empfängt, zeichnet sie die Empfangszeit des Signals entsprechend ihrer Uhr auf und wertet eine Schätzung des Synchronisationsfehlers zwischen der sendenden und der empfangenden Basisstation aus. Jede Basisstation sendet jede derartige Synchronisationsfehlerschätzung, die während des fraglichen Synchronisationszyklus erhalten wurde, an eine Synchronisationssteuerung. Wenn eine vorbestimmte Zeitspanne seit der letzten geplanten Sendezeit des Synchronisationszyklus verstrichen ist, setzt die Synchronisationssteuerung basierend auf den Schätzungen eine Zeitsteuerungsanpassung für jede Basisstation fest, wobei jede Basisstation ihre Zeitsteuerungsanpassung empfängt und ihren Takt um den Betrag der Zeitsteuerungsanpassung anpaßt.
Zusammenfassung
Verfahren und Vorrichtung zum Synchronisieren von Basisstationen, die eine unabhängige Synchronisationsquelle verwenden oder eine Basisstation als eine Hauptquelle erkennen. Eine RNC (C-RNC) oder eine Basisstation kann eine Basisstation oder ein UE bestimmen, von Basisstationen abgeleitete Messungen zu machen, um die Synchronisation zu erzielen. Synchronisationsaktivitäten können regelmäßig geplant werden oder können unternommen werden, wenn regelmäßige Messungen anzeigen, daß ein Abweichungswert einen gegebenen Schwellwert übersteigt.
Die Aufgaben und Vorteile des Systems und des Verfahrens werden für Fachleute auf dem Gebiet nach dem Lesen der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die gezeichneten Figuren beschrieben, wobei gleiche Nummern durchweg gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
1 ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems ist;
2 ein Blockschaltbild einer Funknetzsteuerung (RNC) ist, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
3 ein Blockschaltbild einer Basisstation und eines UE ist, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind;
4 eine Darstellung der hierarchischen Zeitqualitätskonzeption ist, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemacht ist;
5a und 5b zusammen genommen ein Flußdiagramm des Systems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 stellt ein vereinfachtes drahtloses Spreizspektrum-Codemultiplex-Vielfachzugriff- (CDMA) oder Zeitmultiplexduplex- (TDD) Kommunikationssystem 18 dar. Das System 18 weist mehrere Node Bs 26, 32, ..., 34, mehrere RNCs 36, 38, ..., 40, mehrere Benutzergeräte (UEs) 20, 22, 24 und ein Kernnetzwerk 46 auf. Ein Node B 26 in dem System 18 kommuniziert mit verbundenen Benutzergeräten (UE) 20–24. Der Node B 26 hat eine einzige Standortsteuerung (SC) 30, die entweder mit einer einzigen Basisstation 30' oder mehreren Basisstationen 30₁ ... 30_n verbunden ist. Jede Basisstation betreut einen zugehörigen geographischen Bereich, der als eine Zelle bekannt ist. Es sollte bemerkt werden, daß, wenngleich die Synchronisierung von Basisstationen offenbart ist, unter Verwendung der vorliegenden Erfindung auch die Synchronisierung von Zellen erreicht werden kann.
Eine Gruppe von Node Bs 26, 32, 34 ist über die Iub-Schnittstelle mit einer Funknetzsteuerung (RNC) 36 verbunden. Die RNCs 36 ... 40 sind über die Iub-Schnittstelle auch mit dem Kernnetzwerk 46 verbunden. Der Kürze halber bezieht sich das folgende nur auf einen Node B, aber die vorliegende Erfindung kann ohne weiteres auf mehrere Node Bs angewendet werden.
Es gibt zwei grundlegende Arten, wie die Node B-Synchronisation bewerkstelligt werden kann – einen zentralisierten Ansatz oder einen dezentralisierten Ansatz. In dem zentralisierten Ansatz werden alle Teilfunktionen der Zellenmessung und der Zellenzeitbasiskorrektur auf Anforderung der steuernden RNC (CRNC) durchgeführt, und die Messungen werden an die RNC gemeldet. In dem dezentralisierten Ansatz wird etwas oder die ganze Node B-Funktionalität ohne direkte Anweisungen von der RNC erledigt. Es gibt auch verschiedene Zentralisierungsgrade. Zum Beispiel ist der bevorzugte Ansatz fast vollständig zentralisiert, erlaubt aber eine begrenzte selbständige Funktionalität; z.B. kann der Node B, wie weiter unten diskutiert, basierend auf beobachteten Entwicklungen in seinen Zeitbasiskorrekturen, die von der RNC signalisiert werden, seine Frequenzquelle selbständig anpassen.
Ein Beispiel für einen dezentralisierten Ansatz bedingt, daß die RNC 36 jeder der Zellen von Node Bs 26, 32, 34 sagt, welche Nachbarzellen für die Synchronisierung verwendet werden, und die RNC dann jeder der genannten Zellen ermöglicht, ihren Takt selbständig, ohne explizite Benachrichtigung der RNC über die Zeitänderung, einzustellen. In diesem Verfahren müssen die Zellen einen genauen Takt unterhalten; da sich alle Zellen basierend aufeinander anpassen, kann die Gesamtsystemstabilität nicht garantiert wer den. Dieser dezentralisierte Ansatz wurde vorgeschlagen, ist aber nicht der bevorzugte Ansatz.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren hält die RNC 36 die gesamte Synchronisierung der Basisstationen innerhalb und zwischen den Node Bs 26, 32, 34 aufrecht. Bezug nehmend auf 2 umfaßt die RNC 36 eine Datenbank 59 mit einer Kovarianzmatrix 57, einer Synchronisationssteuerung 55, einem Nachrichtengenerator 53 und einem Meßempfänger 54. Die RNC 36 kann über ihren Nachrichtengenerator 53 Messungen von einer Basisstation 30₁ ... 30_n oder einem UE 20, 22, 24 anfordern, Messungen über ihren Meßempfänger 54 empfangen, ihre Zustandsschätzungen basierend auf diesen Messungen unter Verwendung der Synchronisationssteuerung 55 optimal aktualisieren, und einen in einer Kovarianzmatrix 57 gespeicherten Satz von Zuständen verwalten. Die gespeicherten Zustände werden für die Synchronisierung verwendet und stellen den Zeitfehler jeder Basisstation 30 relativ zu einer Referenz, die Änderungsgeschwindigkeit jedes Zeitfehlers und die Übertragungsverzögerung zwischen Basisstationen 30₁ ... 30_n dar.
Die RNC 36 verwaltet auch einen in einer Datenbank 59 gespeicherten Satz von Messungen, der aufweist: Ankunftszeit einer gemessenen Wellenform (d.h. eines Synchronisationsburst); TDOA der Übertragungen von zwei Basisstationen, wie sie von einem UE 20 gemessen wird; und Schätzungen von Zustandsunsicherheiten und Meßunsicherheiten. Die Datenbank 59 enthält ferner die Schätzung für alle interessierenden Zustände, z.B. für alle Zellen (Node B) außer der Hauptzelle, den Zeitversatz oder Fehler (in Nanosekunden oder Mikrosekunden; typischer Wert im Bereich von +/–3 Mikrosekunden bis +/–3000 Nanosekunden); die zeitliche Änderungsgeschwindigkeit des Zeitversatzes, z.B. Nanosekunden Abweichung pro Sekunde oder Mikrosekunden Abweichung pro Sekunde. Der Zustandsvektor ist der sortierte Satz aller Zustände, z.B. Δt(1), Δt(2), ..., Δt(n–1),
wobei es, einschließ lich des Haupt-Node B, B(0), n Node Bs gibt, der Zustandsvektor X = x(1), x(2), ..., x(m) bezeichnet, wobei
wobei die Kovarianzmatrix die m × m-Matrix ist, wobei R(I, J) = E((x(i)x(j)) = Erwartungswert für das Produkt der Elemente i und j. Die RNC 36 verwendet hochentwickeltes Filtern, wie etwa Kalman-Filter, um Parameter zu schätzen, welche die relative Taktabweichung definieren, und um Parameter, wie etwa die exakte Entfernung zwischen einem Element und einem anderen zu verfeinern. Die geschätzte Zeitabweichung wird verwendet, um die Frequenzfehlanpassung zwischen den Taktreferenzen der jeweiligen Basisstationen und Plausibilitätsprüfungen abzuleiten, um sicherzustellen, daß gelegentliche grob ungenaue Messungen das Verfahren nicht verfälschen. Das Kalman-Filter schätzt auch die Unsicherheit der verschiedenen Zustände. Diese Werte werden in der Kovarianzmatrix gespeichert. Es sollte bemerkt werden, daß die Diagonalelemente der Kovarianzmatrix die Abweichung jedes einzelnen Zustands darstellen.
Die bevorzugte Ausführungsform verwendet ein hierarchisches Verfahren, in dem die RNC 36 jeder Basisstation 30₁ ... 30_n eine Zeitqualität zuweist. Diese Zeitqualität wird von der RNC 36 gemessen, indem eine Basisstation als Zeitbasisreferenz für alle anderen ausgewählt wird. Allen anderen Basisstationen wird eine veränderliche Zeitqualität zugewiesen, die basierend auf Messungen und angewendeten Korrekturen aktualisiert wird. Die Zeitqualität kann eine ganze Zahl (z.B. 0 bis 10) sein. Ein niedrigerer Qualitätswert beinhaltet eine bessere Genauigkeit. Als eine Alternative kann der Qualitätswert eine stetige (Gleitkomma-) Variable sein. Der Referenzbasisstation (Hauptbasisstation) wird bevorzugt ein Qualitätswert von 0 zugewiesen. Allen anderen restlichen Basisstationen werden sich ändernde Werte zugewiesen, die relativ zu der Referenzbasisstation angepaßt werden. Um diese hierarchische Zeitqualitätskonzeption darzustellen, zeigt 4 eine Hauptbasisstation, wobei allen Nebenbasisstationen (Nebenbasisstation 1, Nebenbasisstation 2, Nebenbasisstation 3) Zeitqualitätswerte zugewiesen werden, die relativ zu der Hauptbasisstation veränderlich sind. In einer Ausführungsform werden der Zeitqualität der Nebenbasisstation 2 Werte zugewiesen, die sich relativ zu den Nebenbasisstationen 1 ändern, und Nebenbasisstationen 3 werden Werte zugewiesen, die sich relativ zu Nebenbasisstationen 2 ändern.
Eine alternative Ausführungsform einer vollständig hierarchischen Haupt/Nebenbasisstation-Architektur ist eine nicht-hierarchische Architektur, wobei erforderlich ist, daß jedes Paar von Basisstationen, das sich gegenseitig hören kann, seine eigene Frequenz näher an die der anderen bewegt. Der relative Betrag der Anpassung ist durch einen Satz jeder Basisstation zugewiesener eindeutiger Gewichte definiert, die in der RNC-Datenbank 59 gespeichert sind. Das Verfahren zum Anpassen jeder der Basisstationen ist das gleiche wie in der weiter oben dargelegten bevorzugten Ausführungsform offenbart, abgesehen davon, daß sowohl die "synchronisierten" als auch die "fehlerhaft synchronisierten" Basisstationen basierend auf den den jeweiligen Basisstationen zugewiesenen Gewichten angepaßt werden. Mit verschiedenen Gewichten kann man verschiedene Zentralisierungsgrade zwischen vollständig zentralisiert und vollständig verteilt erreichen. In vielen Umgebungen kann diese Art von nicht-hierarchischer Taktaktualisierung nicht sicherstellen, daß eine stetige Taktabweichung des Paars von Basisstationen von anderen Basisstationspaaren nicht stattfindet.
In der echten hierarchischen Taktstruktur aktualisiert die RNC 36 in der normalen Betriebsart die Kovarianzmatrix 57 einmal pro vorbestimmte Zeiteinheit (z.B. einmal pro fünf Sekunden oder pro einer von einem Bediener bestimmten Zeit) bezüglich der in der RNC-Datenbank 59 gespeicherten Zustände. Die Diagonalelemente der Kovarianzmatrix 57 sind die geschätzte Abweichung des Zeitfehlers jeder Basisstation relativ zu der Hauptbasisstation.
Wenn die Zeitfehlerabweichung einer Basisstation einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, löst die RNC 36 eine Nachricht aus, um die Aktualisierung des Zeitfehlers dieser Basisstation zu unterstützen. Die Aktualisierung wird auf eine von drei Arten durchgeführt: erstens wird die unterliegende Basisstation angewiesen, die Ankunftszeit eines Synchronisationsburst von einer benachbarten Basisstation 30₁ , 30₂ ... 30_n an der Basisstation (BSTOA-Wert) zu messen; zweitens wird eine benachbarte Basisstation 30₁ 30₂ ... 30_n mit besserer Qualität angewiesen, die BSTOA der Übertragung der unterliegenden Basisstation zu messen; oder drittens mißt ein UE 20 die BSTOA von Synchronisationsbursts dieser Basisstation und einer benachbarten Basisstation 30₁ , 30₂ ... 30_n .
In den ersten und zweiten Ansätzen, die eine BSTOA von Basisstation zu Basisstation verwenden, wird die Ankunftszeit einer Übertragung von einer Basisstation an eine andere beobachtet. Bezug nehmend auf 3 sendet eine sendende Basisstation 30₁ zu einer vordefinierten Zeit ein bekanntes Übertragungsmuster. Dieses Übertragungsmuster kann ein Synchronisationsburst von dem Synchronisationsburstgenerator 62 der Basisstation 30₁ sein, der durch einen Isolator 64 läuft, bevor er von einer Antenne 70 abgestrahlt wird. Die empfangende Basisstation 20₁ erkennt die übertragene Wellenform, leitet sie durch einen Isolator 66 an die Meßvorrichtung 68, die einen großen Wert ausgibt, wenn das empfangene Signal mit der erwarteten Signatur übereinstimmt, wobei diese Ausgabe dann übertragen wird. Wenn die empfangende und die sendende Basisstation 20, 30 am gleichen Standort wären und genau synchronisierte Takte hätten, würde die Ausgabe der Meßvorrichtung 68 gleichzeitig mit der übertragenen Wellenform stattfinden. Die Taktfehlanpassung und die Übertragungswegverzögerung bewirken jedoch eine Zeitdifferenz.
Die Übertragungswegverzögerung ist gemäß Gleichung 1 definiert: R/c + x Gleichung 1wobei R/c die Entfernung R zwischen einer sendenden Einheit und einer empfangenden Einheit, geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit c ist. Der Term x berücksichtigt Einrichtungsverzögerungen. Wenn Basisstationen sehr weit voneinander entfernt sind, dominiert typischerweise der Betrag R/c. Funkwellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit, etwa 1 Fuß pro Nanosekunde oder 3 × 10⁸ Meter pro Sekunde. Die Aufgabe der Basisstationssynchronisation ist, die Basisstationen auf innerhalb von 1–3 Mikrosekunden abzustimmen. Wenn Basisstationen um Entfernungen in der Größenordnung von 1/2 Meile (1 km) oder weiter getrennt sind, haben diese Entfernungen daher eine erhebliche Auswirkung auf die Verzögerung. Für Piko- oder Mikrozellen, die einige zehn Meter getrennt sind, sind die Entfernungen jedoch im Vergleich zu den Meßgenauigkeiten x, die dominieren, unerheblich.
Basierend auf diesen Überlegungen ist beim Versuch, weit entfernte (mehr als 1 km) Basisstationen zu synchronisieren, die Kenntnis des Trennungsbetrags (d.h. der Entfernung) wichtig. Wenn versucht wird, Basisstationen innerhalb von etwa 50 Metern zu synchronisieren, werden die genauen Positionen unerheblich. Nachdem die Messung der BSTOA durchgeführt wurde, wird die in der RNC-Datenbank 59 gespeicherte bekannte Ausbreitungsentfernung subtrahiert und die Differenz wird als die zeitliche Fehlanpassung zwischen den Basisstationen betrachtet.
Der dritte Ansatz mißt die relative Ankunftszeitdifferenz (TDOA) zwischen zwei von zwei verschiedenen Basisstationen gesendeten Übertragungen, wie sie von einem UE 20 beobachtet wird. Das UE 20 mißt und meldet die beobachtete TDOA zwischen Übertragungen von zwei Basisstationen. Die RNC 36 sendet eine Nachricht an das UE 20, um die TDOA der zwei Basisstationen zu messen. Nach Empfang dieser Nachricht empfängt das UE 20 über seine Antenne 72 und den Isolator 66 die Übertragung der zwei Basisstationen und mißt die TDOA unter Verwendung der UE-Meßempfangsvorrichtung 68 und sendet die Messungen über den Isolator 66 und die Antenne 72 an seine verbundene Basisstation.
Wenn die UE-Position bekannt ist (d.h. seine Entfernung von den zwei Basisstationen r1 und r2 ist bekannt) und die Zeitsteuerung beider Basisstationen korrekt ist, ist die TDOA gemäß Gleichung 2: (r1 – r2)/c Gleichung 2
Gemessene Abweichungen von diesem Wert wären ein Hinweis auf eine Zeitbasis-Fehlanpassung. Wenn die Entfernungen r1 und r2 hinreichend klein sind, wie es für Zellen mit Pikogröße gelten würde, wäre es, wie Fachleute auf dem Gebiet wissen, nicht notwendig, ihre Werte zu kennen. Die beobachtete TDOA könnte direkt als eine Messung der Übertragungszeitdifferenz verwendet werden.
Wenn einmal ein Ansatz gewählt ist, wird die richtige Nachricht entweder an eine Basisstation 30₁ ... 30_n oder ein UE 22, 24, 20 übertragen. Wenn die Nachricht an eine Basisstation 30₁ ... 30_n , wie etwa die Basisstation 30₂ , gesendet wird, wird der Basisstation 30₂ gesagt, welchen Nachbarn sie überwachen und messen soll. Wenn die Nachricht für ein UE 22 ist, wird das UE 22 angewiesen, welche andere Basisstation es neben seiner eigenen Basisstation messen soll.
Wieder Bezug nehmend auf 2 prüft die RNC 36, wenn sie einmal die Entfernung zwischen jeder Basisstation 30₁ ... 30_n in ihrer Datenbank 59 gespeichert hat, danach, ob es eine benachbarte Basisstation 30₁ gibt, die eine bessere Zeitqualität hat als die Basisstation 30₂ , die aktualisiert werden soll. Wenn einmal eine derartige benachbarte Basisstation 30₁ gefunden ist, wird eine Nachricht an die benachbarte Basisstation 30₁ ausgelöst, daß sie eine Messung der "fehlerhaft synchronisierten" Basisstation 30₂ machen soll.
Alternativ ist die RNC 36 fähig, eine Nachricht an die "fehlerhaft synchronisierte" Basisstation 30₂ zu senden und sie aufzufordern, eine Messung der benachbarten Basisstation 30₁ zu machen. Die aufgeforderte Basisstation, für die Zwecke dieser Ausführungsform die "fehlerhaft synchronisierte" Basisstation 30₂ , macht dann die Messung der "synchronisierten" Basisstation 30₁ und sendet den Meßwert zurück an den Meßempfänger 54 der RNC. Der Meßempfänger 54 der RNC leitet den Meßwert an die Synchronisationssteuerung 55 weiter, welche die Übertragungszeit der Messung berechnet, indem sie die Ausbreitungszeit r/c subtrahiert.
Wenn die Übertragungszeit von der RNC-Synchronisationssteuerung 55 berechnet wird, wird der Wert mit dem in der RNC-Datenbank 59 gespeicherten Wert verglichen. Die RNC-Synchronisationssteuerung 55 berechnet dann Kalman-Filterverstärkungen und aktualisiert die Zustände in der Kovarianzmatrix 57 unter Verwendung der Differenz zwischen der berechneten und der vorbestimmten Ankunftszeit und den gemeinsamen Verstärkungen. Wenn die Differenz jenseits eines gewissen Schwellwerts ist, sendet der RNC-Nachrichtengenerator 53 eine weitere Nachricht an die "fehlerhaft synchronisierte" Basisstation 30₂ , damit sie ihre Zeitbasis oder ihre Frequenzreferenz anpaßt, um mit den anderen Basisstationen 30₃ ... 30_n unter der Steuerung der RNC 36 synchronisiert zu werden. Die folgenden zwei Themen sind zu beachten.

(1) In einer bevorzugten Ausführungsform kann die RNC eine Nachricht an den Node B senden, um seine Frequenz anzupassen; es kann jedoch sein (wie es in der RAM-Spezifikation des Partnerschaftsprojekts der dritten Generation (3GPP) der Fall ist), daß eine derartige Nachricht nicht existiert, und dieses Merkmal daher nicht verwendet werden kann.
(2) In diesem Konzept kann der geschätzte Zeitfehler einen Schwellwert übersteigen und ohne die Notwendigkeit neuer Messungen eine Zeitbasiskorrektur auslösen, d.h. die RNC kann mit einer hochzuverlässigen Schätzung der Abweichungsrate richtig erkennen, daß ein Node B seinen zulässigen Zeitversatz überschreitet, indem sie unter Verwendung der geschätzten Abweichungsrate einfach den Zeitfehler extrapoliert.

Die Basisstation 30₂ führt die angeforderte Anpassung durch und meldet sie an die RNC-Meßvorrichtung 54 zurück. Die Datenbank in der RNC 36 wird einschließlich einer Korrektur der Zeitreferenz der Basisstation 30₂ , ihrer Änderungsgeschwindigkeit (was nicht gilt, wenn es keine Frequenzanpassung gab), einer Aktualisierung ihrer Kovarianzmatrix 57 (einschließlich und vor allem ihres geschätzten effektiven Zeitfehlers und Abweichungsfehlers) und einer Aktualisierung ihrer Zeitqualität, aktualisiert.
Bezug nehmend auf 4 wird einer Basisstation, deren Zeitbasis basierend auf einem Vergleich mit einer anderen Basisstation korrigiert wird, niemals eine Qualität zugewiesen, die gleich oder besser als die einer Basisstation ist, für die sie eine Nebenbasisstation ist. Dieses Verfahren garantiert Stabilität. Wenn zur Veranschaulichung eine Nebenbasisstation 2 korrigiert werden soll, kann der Nebenbasisstation 2 nur ein schlechterer Wert zugewiesen werden als der der Zeitqualität ihrer Nebenbasisstation 1. Dies stellt sicher, daß die Zeitqualität einer Basisstation sich nicht auf eine Nebenbasisstation mit der gleichen Zeitqualitätsstufe oder niedriger synchronisiert, was schließlich zu einer Gruppe von Basisstationen führen würde, die in eine "fehlerhafte Synchronisation" mit der Hauptbasisstation abdriften.
Wie hier weiter oben offenbart, verwendet ein alternativer Ansatz zum Machen von Messungen, um die "fehlerhaft synchronisierte" Basisstation 30₂ anzupassen, ein UE 20, 22, 24. Wenn von der RNC 36 dieses Verfahren gewählt wird, wird eine Nachricht an das UE 22 gesendet, um den Synchronisationsburst der "fehlerhaft synchronisierten" Basisstation 30₂ und der "synchronisierten" Basisstation 30₁ zu messen.
Wenn die Messungen einmal von dem UE 22 gemacht sind, werden die Messungen an die RNC 36 gesendet und verarbeitet. Ähnlich den weiter oben beschriebenen Verfahren werden die Mes sungen mit in der RNC-Datenbank 56 gespeicherten bekannten Messungen und der Kovarianzmatrix 57 und einer an die "fehlerhaft synchronisierte" Basisstation 30₂ gesendeten Anpassungsmessung verglichen.
Ein Flußdiagramm eines Verfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist in 5a und 5b dargestellt. Die RNC 36 aktualisiert die Kovarianzmatrix 57 und die Datenbank 59 einmal pro Zeiteinheit (Schritt 501). Wenn die RNC 36 erkennt, daß eine Zeitfehlerabweichung einer Basisstation 30₂ ... 30_n einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt (Schritt 502), entscheidet die RNC 36, ob sie eine Basisstation (BS) verwendet, um die BSTOA zu messen, oder ein UE, um die TDOA zu messen, um die Zeitfehlerabweichung der "fehlerhaft synchronisierten" Basisstation zu aktualisieren (Schritt 503). Wenn die RNC 36 sich entscheidet, die BSTOA zu messen, wird eine Nachricht an eine benachbarte Basisstation der "fehlerhaft synchronisierten" Basisstation gesendet, um die Ankunftszeit an der Basisstation (BSTOA) zu messen, oder die Nachricht wird an die "fehlerhaft synchronisierte" Basisstation gesendet, um die Ankunftszeit der benachbarten Basisstation zu messen (Schritt 504). Die passende Basisstation macht die angeforderte Messung (Schritt 505) und sendet die Messung an die RNC 36 (Schritt 506).
Wenn die RNC 36 sich entscheidet, die TDOA zu messen, sendet die RNC 36 eine Nachricht an ein UE, um die TDOA von zwei Basisstationen zu messen (Schritt 507a), wobei eine die "fehlerhaft synchronisierte" Basisstation ist. Das UE mißt die TDOA jeder Basisstation (Schritt 507b) und sendet die Differenz dieser Messungen an die RNC 36 (Schritt 507c).
Nach Empfang der passenden Messungen durch die RNC 36 (Schritt 508) vergleicht die RNC 36 die Messung mit dem in der RNC-Datenbank 59 gespeicherten Wert (Schritt 509). Wenn die Differenz jenseits eines gewissen Schwellwerts ist, sendet die RNC 36 eine Nachricht an die "fehlerhaft synchronisierte" Basisstation, um ihre Zeitbasis oder ihre Frequenzreferenz entsprechend dieser Differenz anzupassen (Schritt 510). Die "fehlerhaft synchronisierte" Basisstation führt die angeforderte Anpassung durch (Schritt 511) und meldet sie an die RNC 36 zurück (Schritt 512). Die RNC-Datenbank 59 und die Kovarianzmatrix 57 werden dann aktualisiert, um die neuen Werte aufzunehmen (Schritt 513).
Eine bevorzugte Ausführungsform ist ein System und ein Verfahren, die sich in jeder RNC 36 befinden. Nach dem bisherigen Stand der Technik kommuniziert eine steuernde Funknetzsteuerung (C-RNC) direkt mit ihren Basisstationen, und eine betreuende Funknetzsteuerung (S-RNC) kommuniziert direkt mit ihren UEs. Für Fälle, in denen benachbarte Basisstationen unter der Steuerung verschiedener RNCs sind, kann eine Notwendigkeit bestehen, die Kommunikation zwischen den C-RNCs und S-RNCs, welche die benachbarten Basisstationen und UEs steuern, hinzuzunehmen.
Anstelle einer Architektur, die von einer vollständig zentralisierten Steuerung abhängig ist, kann eine alternative Ausführungsform sich auf eine verteiltere Aktualisierungsstruktur stützen. In dieser Ausführungsform ist jedes Mitglied eines Basisstationspaars, das sich gegenseitig hören kann, fähig, seine eigene Frequenz näher an die der anderen zu bewegen. Der relative Betrag der Anpassung ist durch einen Satz jeder Basisstation zugewiesener eindeutiger Gewichte definiert, die in der RNC-Datenbank 59 gespeichert sind. Das Verfahren zum Anpassen jeder der Basisstationen ist das gleiche wie in der hier bereits offenbarten bevorzugten Ausführungsform, abgesehen davon, daß sowohl die "synchronisierten" als auch die "fehlerhaft synchronisierten" Basisstationen basierend auf den den jeweiligen Basisstationen zugewiesenen Gewichten angepaßt werden. Mit verschiedenen Gewichten kann man verschiedene Zentralisierungsgrade zwischen vollständig zentralisiert und vollständig verteilt erreichen.
In dem zentralisierten oder dezentralisierten Ansatz, gibt es für die Art, auf die viele Zellen innerhalb eines einzigen Node B "synchronisiert" gehalten werden, viele Möglichkeiten. Die bevorzugteste Ausführungsform er möglicht einer RNC 36, Zeitkorrekturen und/oder Frequenzkorrekturen an eine Basisstation 30₁ ... 30_n zu senden. Die Hauptbasisstation ist dafür verantwortlich, sicherzustellen, daß jede ihrer Basisstationen innerhalb eines einzelnen Node B eine ihr untergeordnete Zeitreferenz hat, die innerhalb einer angegebenen Grenze genau ist. Die RNC 36 nimmt in ihren Algorithmen und Korrekturen an, daß zwischen der Hauptbasisstation und ihren Basisstationen ein vernachlässigbarer Fehler vorhanden ist und nimmt daher an, daß alle Basisstationen die gleiche Zeitreferenz haben.
Als eine Folge versucht die RNC 36 nicht, die einzelnen Zeitfehler zwischen der Hauptbasisstation und ihren Nebenbasisstationen zu schätzen, und die Hauptbasisstation muß Zeitsteuerungsfehler zwischen der Hauptbasisstation und jeder der anderen Basisstationen beseitigen oder kompensieren, da die zugehörige RNC 36 keine Korrektur durchführt. Diese Ausführungsform stellt eine saubere Schnittstelle zwischen einer RNC 36 und einer Hauptbasisstation bereit. Sie ermöglicht der Hauptbasisstation, ihre eigene Lösung auf die Synchronisierung von Nebenbasisstationen anzuwenden, was für Pikozellen gut geeignet ist. Dieses Verfahren verringert auch die notwendige Menge der Synchronisation über die Luft, weil nur eine Zelle eines Node B gemessen werden muß, um die aktuelle Zeit- und Frequenzreferenz für alle Zellen innerhalb des Node B zu kennen. Dies ist jedoch ein größerer Aufwand in der Hardware des Node B, weil die Taktreferenz zwischen der Standortsteuerung (SC) des Node B und den Zellen transportiert werden muß, und wenn die Entfernung zwischen der SC und einer Zelle groß ist, macht ein ausschließlich auf der Entfernung basierender Zeitsteuerungsfehler dies unmöglich.
In einer ersten alternativen Ausführungsform, die als "Zellen-Hauptfrequenz- und Zeitreferenz" bezeichnet wird, hat jede Basisstation eine unabhängige Zeit- und Frequenzreferenz, die es einer RNC 36 ermöglichen, Zeitkorrekturen und/oder Frequenzkorrekturen an jede Basisstation zu senden. Die RNC 36 schätzt in ihren Algorithmen und Korrek turen die Zustände, welche den Zeit- und Frequenzfehler jeder Basisstation darstellen. Als eine Folge versucht die RNC 36, die einzelnen Zeitfehler zwischen jeder Basisstation und der Hauptbasisstation, zu schätzen; Messungen, an denen nur eine Basisstation beteiligt ist, stellen keinen Vorteil für das Schätzen der Zustände einer anderen Basisstation bereit. Daher braucht der Basisstationshersteller nur locker beschränkte Fehler der Zeitsteuerung und Zeitabweichung der Basisstationen bereitstellen, und jede Basisstation muß eine annehmbare Anschlußmöglichkeit an eine andere Basisstation (gleiche oder unterschiedliche Basisstation) über die Luft haben.
Diese alternative Ausführungsform begünstigt große zellulare Bereiche, in denen die Entfernungen zwischen Basisstationen weit sind. Die Fähigkeit, eine der Zeitreferenz eines Node B untergeordnete Basisstation durch Messungen, die eine andere Basisstation einbeziehen, welche dem gleichen Node B untergeordnet ist, zu korrigieren, ist begrenzt.
In einer zweiten alternativen Ausführungsform, die als "SC-Hauptfrequenzreferenz/Zellen-Hauptzeitreferenz" bezeichnet wird, verwendet jede Basisstation unabhängige Zeitreferenzen, aber die Hauptbasisstation stellt eine Frequenzreferenz zur Verfügung. Eine RNC 36 sendet Zeitkorrekturen einzeln für jede Basisstation und/oder eine einzige Frequenzkorrektur an eine Hauptbasisstation. Die RNC 36 stellt sicher, daß der Takt jeder Basisstation in der Frequenz dem Takt der Hauptbasisstation untergeordnet ist. Die RNC 36 nimmt in ihren Algorithmen und Korrekturen an, daß es einen vernachlässigbaren Abweichungsfehler zwischen der Hauptbasisstation und ihren zugehörigen Basisstationen gibt, aber schätzt Versätze, die als konstant behandelt werden. Die RNC 36 schätzt die individuellen Zeitfehler zwischen der Hauptbasisstation und ihren Basisstationen und die gemeinsame Frequenzabweichung der Basisstationen relativ zu der Hauptbasisstation.
Eine dritte alternative Ausführungsform hat Merkmale, die denen der "SC-Zellen-Hauptfrequenz- und Zeitrefe renz" ähnlich sind, wobei aber Basisstationen profitieren, die weit von der Hauptbasisstation entfernt sind. Diese Ausführungsform stellt einen Mechanismus bereit, um zeitliche Fehlanpassungen bei langen Entfernungen zu beseitigen. Die Annahme ausnutzend, daß diese Zeitversätze stabil sind, nutzt diese Ausführungsform eine Messung aus, die eine beliebige Basisstationsfrequenz einbezieht, welche dem Takt der Hauptbasisstation untergeordnet ist, um die Abweichungsrate aller Basisstationen zu aktualisieren, die der gleichen Hauptbasisstation untergeordnet sind.
In einer vierten alternativen Ausführungsform, die als "Unterstützte SC-Hauptfrequenz- und Taktreferenz" bezeichnet wird, stellt die RNC 36 Schätzungen an die Hauptbasisstation bereit, um ihre Synchronisierung der ihr untergeordneten Basisstationen zu unterstützen. Eine RNC 36 sendet Zeitkorrekturen und/oder Frequenzkorrekturen für jede zugehörige Basisstation an ihre jeweilige Hauptbasisstation. Die Hauptbasisstation stellt sicher, daß ihre zugehörigen Basisstationen jeweils eine Zeitreferenz haben, die ihr selbst untergeordnet ist und innerhalb einer angegebenen Grenze genau ist. Die Hauptbasisstation kann sich entscheiden, die pro Basisstation eindeutigen Schätzungen zu verwenden, um die Basisstationssynchronisierung zu unterstützen. Die RNC 36 erzeugt in ihren Algorithmen und Korrekturen einen besten Schätzwert für den Zeit- und Frequenzfehler zwischen der Hauptbasisstation und ihren Basisstationen. Bei der Durchführung der Schätzungen gewichtet sie die relative Vertrauenswürdigkeit zwischen den Messungen und die Unsicherheit des Basisstationsfehlers. Als eine Folge versucht die RNC 36, die individuellen Zeitfehler zwischen der Hauptbasisstation und ihren Basisstationen zu schätzen, und die Hauptbasisstation beseitigt und/oder kompensiert Zeitsteuerungsfehler zwischen der Hauptbasisstation und jeder ihrer Zeitreferenz untergeordneten Basisstation oder fordert Unterstützung von der RNC 36 an. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Struktur wie die "SC-Zellen-Hauptfrequenz- und Zeitreferenz-" Ausführungsform, aber ermöglicht Anpassungen aufgrund eines weniger genauen Durchlaufs der Hauptreferenzen, wobei einige der Einschränkungen dieser Ausführungsform gelockert werden.
In allen Zeitsteuerungsmodellen wird das Netzwerk unter Verwendung einer minimalen Anzahl von Unterbrechungen der normalen Dienste korrekt synchronisiert. Dies verringert die Menge an Austastung an der Luftschnittstelle und verringert die Anzahl von Nachrichten, die über die Iub-Schnittstelle gehen, was zu einer Verringerung des erforderlichen Overhead führt, um die Node B-Synchronisierung, wie weiter oben offenbart, zu unterstützen.
In TDD-Systemen mit hoher Chiprate (HCR) und niedriger Chiprate (LCR) ist die Verwendung von Austastungssignalen notwendig, damit jeder Node B die von der RNC benötigten Messungen macht. HCR-TDD-Systeme tasten unter Verwendung eines Vorabplans im voraus aus und erfordern normalerweise lediglich, daß der Node B ein Austastungssignal sendet (zu dem Zweck, daß seine TOA von einem anderen Node B gemessen werden kann), so daß eine Messung gemacht werden kann. LCR-TDD-Systeme erfordern, daß der sendende Node B ebenso wie einige seiner Nachbarzellen austasten, um die Interferenz zu vermeiden, die durch diese Nachbarzellen für das Empfangssignal durch den messenden Node B verursacht wird. Wie Fachleute auf dem Gebiet wissen, stört die Verwendung von zu vielen Austastsignalen den Normalbetrieb des Systems, was zu einer Verschlechterung führt.
Wie weiter oben offenbart, umfaßt das (entweder zentralisierte oder dezentralisierte) Node B-Synchronisierungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die gleichen Grundfunktionen (und Teilfunktionen):

1) Die Zellenmessung wird durchgeführt: a) Die Zelle, die den Burst sendet, wird angewiesen, den Burst zu senden. b) Der/den Zelle(n) in der Nachbarschaft der sendenden Zelle wird gesagt, daß sie ihren physikalischen Kanal auf der Abwärtsstrecke (DwPCH) austasten und eine Messung machen sollen. c) Die Messung wird nach Bedarf gemeldet.
2) Eine Zellenanpassung in der Zeitsteuerung einer oder mehrerer Zellen wird vorgenommen.

Es sollte bemerkt werden, daß die Funktionen 1 und 2 asynchron sein können. Es können viele Zellenmessungen ohne eine Zellenanpassung gemacht werden, und es können aufgrund einer einzigen Zellenmessung viele Zellenanpassungen gemacht werden.
In dem zentralisierten Ansatz werden alle der Teilfunktionen der Zellenmessung in der gleichen Zeitplanungsnachricht erledigt, und die Zellenanpassung wird von der steuernden RNC (C-RNC) angefordert. In dem dezentralisierten Ansatz umfaßt jede der Teilfunktionen der Zellenmessung eine getrennte Nachricht, und der Node B kann nun das Zellenanpassungsverfahren selbständig erledigen.
Wenn der physikalische Direktzugriffskanalburst (PRACH-Burst) in den obigen Funktionen den DwPCH ersetzt, gilt das obige ebenso für die HCR-TDD-Node B-Synchronisierung – mit dem Unterschied, daß im Fall der Verwendung des PRACH-Burst auf der Aufwärtsstrecke alle UEs in der Zelle den Zeitplan kennen müssen, so daß der PRACH-Zeitschlitz der Aufwärtsstrecke ausgetastet werden kann, wenn er für die Synchronisierung benötigt wird.
Diese Nachrichten erfordern alle die Verwendung der Iub, und ihre Verkehrslast kann ein Faktor sein.
Nachrichten, die einen Node B anweisen, seine Zeitbasis zu korrigieren, haben jedoch Einfluß auf die Iub, aber nicht auf die Luftschnittstellenressourcen. Der dezentralisierte Ansatz mit getrennten Nachrichten, aber ohne einen Zeitplan, führt zu mehr Nachrichten über die Iub, aber es sind kürzere Nachrichten. Die Iub-Lastumschaltung bringt jedoch mehr Nachrichtengröße mit sich, so daß die Anzahl von Nachrichten ein Faktor in der Iub-Last ist.
Um die Austastungsmenge, die in dem System stattfindet, zu beseitigen, verwendet die fünfte alternative Ausführungsform aufgrund der Notwendigkeit, daß die Node Bs Messungen machen, um eine fortlaufende Synchronisierung sicher zustellen, die Fähigkeit der RNC, die Langzeitabweichung jedes Node B relativ zu einer definierten Referenz zu verfolgen. Wie weiter oben offenbart, kann die RNC Nachrichten an den Node B senden, um eine Messung zu machen, eine Übertragung auszutasten oder eine Korrektur ihrer Zeitbasis vorzunehmen. Diese Nachrichten können gemäß eines vordefinierten Zeitplans, z.B. regelmäßig (stündlich, pro Sekunde, etc...) gesendet werden. Die Verwendung der langfristigen Abweichungsraten jedes Node B verringert die notwendige Periodizität beim Machen von Messungen. Eine kurzfristige Abweichung wäre kein Faktor, die RNC wäre auch mit einer sehr niedrigen Rate von Meßanforderungen fähig, die Synchronisation in einem stabilen Zustand zu halten. Folglich würde die Rate für Messanforderungen direkt mit der langfristigen Abweichungsrate in Verbindung stehen.
Wenn zum Beispiel der Node B (A) eine langfristige Abweichungsrate von X Minuten pro Tag hätte, könnte die RNC Meßanforderungen an den Node B (A) relativ zu dem Zeitbetrag stellen, den der Node B (A) braucht, um etwas mehr als drei Mikrosekunden von der Zeitreferenz abzuweichen, zum Beispiel die maximale Abweichung in Rahmenbeginnzeiten zwischen jedem Zellenpaar. Der Zeitbetrag hängt ausschließlich von der langfristigen Abweichungsrate ab. Daher wäre die Periodizität der Meßanforderungen gleich dem Zeitbetrag, den der Node B (A) braucht, um 3 Mikrosekunden abzuweichen.
Es ist für einen gegebenen Node B nur notwendig, daß er fähig ist, die TOA der Übertragung von einem anderen Node B zu messen. Wie weiter oben festgestellt, kann einer der beiden Node Bs als die genauere Zeitbasis habend beurteilt werden. Die RNC kann einen der beiden Node Bs auswählen, um eine Korrektur zu befehlen. In dem einfachsten Beispiel mißt die bestimmte Zeitreferenz die TOA von einem anderen Node B (d.h. Nebenbasisstation). Die RNC verwendet diese Messung, um ihre Schätzung des Zeitfehlers und der Abweichung der Nebenbasisstation zu verbessern.
Da die kurzfristige Drift (Stabilität) ein Faktor ist, wird die Meßrate im Gegensatz zu der langfristigen Sta bilität von der kurzfristigen Stabilität gesteuert. In der Realität kann die RNC auf der Basis der Vorgeschichte eine sehr genaue Schätzung einer langfristigen Abweichungsrate eines gegebenen Node B ableiten, aber diese Abweichungsrate kann sich ändern und daher neue Messungen erfordern. Diese neuen Messungen werden gemacht, wenn die zeitliche Zuwachsrate der Unsicherheit einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt. Der Wert dieser Zuwachsrate der Unsicherheit (maximal zulässiger Fehler) kann aus beliebigen in der RNC gespeicherten Messungen abgeleitet werden. Verfahren zum Bestimmen dieser Rate unter Verwendung der gespeicherten Messungen sind in der Technik bekannt. Die Häufigkeit von Korrekturnachrichten auf der Iub ist proportional zur langfristigen Abweichungsrate und umgekehrt proportional zum maximal zulässigen Fehler, was höher sein wird als die Häufigkeit der Messungen über die Luft.
Der vorgeschlagene aktuelle Satz von Nachrichten von der RNC an den Node B für die Node B-Synchronisierung umfaßt die Fähigkeit der RNC, dem Node B zu sagen, daß er eine Übertragung austasten, eine Synchronisationsübertragung machen, eine Messung durchführen oder eine Zeitbasiskorrektur machen soll. Eine andere vorgeschlagene Nachricht befiehlt einem Node B einen Satz von N Messungen zu machen, ein Mittel zu nehmen und dann entweder diesen Mittelwert an die RNC zu melden oder eine Korrektur zu machen. Diese Anweisungen können über einen regelmäßigen Zeitplan oder als ein einziges Ereignis erfolgen. Diese neuen Nachrichten helfen, den Iub-Verkehr zu verringern, aber verringern nicht die Notwendigkeit des Austastens, um Messungen zu unterstützen.
Mehrere andere Ansätze zur Verringerung der Iub-Nachrichtenrate umfassen:

1) Vorsehen einer neuen Nachricht, die einem Node B befiehlt, seine Taktrate um n1 ppm zu ändern, wobei n1 eine vorbestimmte Zahl ist.
2) Vorsehen einer neuen Nachricht, die einem Node B befiehlt, seine Frequenzreferenz (die den Takt steuert) um n1 ppm zu ändern.
3) Vorsehen eines Parameters für eine bereits vorhandene Zellenanpassungsnachricht, die einem Node B befiehlt, seinen Takt um n1 Chips pro n2 Rahmen zu erhöhen (oder zu verringern), indem eine Anzahl von Rahmen hinzugefügt wird, um die Anpassung zu wiederholen.
4) Einführen einer Anforderung an den Node B, seine Abweichungsrate aus seinen Zeitkorrekturen von der RNC abzuleiten, um seinen Takt selbständig anzupassen.

Die Ansätze 1 und 2 erfordern, daß die RNC eine zusätzliche Nachricht in der vorhandenen Zellenanpassungsnachricht sendet, die dem Node B anzeigt, daß er seine Taktrate oder Frequenzrate um einen gewissen Betrag anpassen soll. Diese Nachricht wird, abhängig von der langfristigen Abweichungsrate des Node B, zu einer regelmäßigen Zeit gesendet. Wenn die RNC zum Beispiel bestimmt, daß die Taktrate des Node B alle zehn (10) Mikrosekunden einmal angepaßt werden sollte, wird die Nachricht, die den Anpassungsbetrag anzeigt, einmal alle zehn (10) Mikrosekunden gesendet.
Der Ansatz 3 erfordert, daß die RNC eine einzige Nachricht an den Node B sendet, welche anzeigt, wie oft (Anpassungsrate) er seine Taktrate aktualisieren soll, was von der geschätzten langfristigen Abweichungsrate abhängt, die von der RNC unter Verwendung der darin gespeicherten Messungen berechnet wird. Da die RNC die langfristige Abweichungsrate berechnen kann, kann sie die langfristige Rate der Node Bs fortlaufend ohne Iub-Verkehr mit einer einzigen Nachricht anpassen, danach müßte die RNC nur die kurzfristige Abweichung zusammen mit möglichen Änderungen der langfristigen Rate berücksichtigen, sie braucht die gleiche Korrektur nicht über die Zeit wiederholt durchführen. Diese Nachricht wird nur einmal gesendet. Der Node B aktualisiert weiterhin seine Taktrate oder Frequenzreferenz mit der empfangenen Anpassungsrate, bis die RNC bestimmt, daß der maximal zulässige Fehler erreicht wurde, und eine Messung von dem Node B anfordert, welche seine geschätzte langfristige Abweichungsrate anpaßt.
Der Ansatz 3 ist auch der einfachste und kann mit einem geringfügigen Zusatz an Funktionalität zu der Zeitsteuerungsanpassungsnachricht implementiert werden. Außerdem ermöglicht dies der RNC, sich über das Verhalten des Node B bewußt zu sein (eine Schwäche des dezentralisierten Ansatzes).
Zwei Optionen für die hier weiter oben offenbarte Verwaltung von Messungen:

– Die RNC fordert eine Messung, wenn ihre geschätzte Unsicherheit (basierend auf Verfolgungsverfahren) einen Schwellwert übersteigt;
– Die RNC kann einfach im voraus einen Messungszeitplan planen, von dem von vornherein angenommen wird, daß er ausreichend ist.

Die erste Option verringert den Einfluß auf die Luftschnittstelle optimal, indem Messungen nur nach Bedarf zeitlich geplant werden, fügt aber Iub-Verkehr hinzu. Die zweite Option verringert den Iub-Verkehr. Die RNC kann (durch die Vorgeschichte bestimmte) Differenzen in einzelnen Node B-Abweichungscharakteristiken ausgleichen, indem sie, soweit angemessen, verschiedene Messungsaktualisierungsraten zuweist. Jede dieser beiden Optionen ist auf der Luftschnittstelle und der Iub um eine Größenordnung weniger anspruchsvoll als die aktuellen LCR-Node B-Kandidatenansätze, und jede der beiden Optionen kann mit dem vorhandenen Nachrichtensatz implementiert werden.
Der Ansatz 3 ist nicht notwendig, aber würde weitere Verringerungen des Iub-Verkehrs liefern. Er kann für LCR-TDD erreicht werden, indem eine einfache Veränderung an der Zellensynchronisationsanpassungsnachricht hinzugefügt wird.
Der Ansatz 4 verlegt einige der Verfolgungsalgorithmen in die RNC und baut sie in den Node B ein. Der Node B leitet seine Abweichungsrate aus den Zeitkorrekturen von der RNC ab und bestimmt basierend auf seiner Abweichungsrate eine Anpassungsrate. Der Node B paßt seinen Takt entsprechend der bestimmten Anpassungsrate an.
Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, sind für Fachleute auf dem Gebiet andere Änderungen, die innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie in den Patentansprüchen weiter unten zusammengefaßt, offensichtlich.

Claims

Verfahren zum zeitlichen Synchronisieren mehrerer Basisstationen (30₁ ... 30_n ) in einem drahtlosen Kommunikationssystem (18), bei dem mindestens eine von mehreren fehlerhaft synchronisierten Basisstationen erkannt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte aufweist: a) Bestimmen einer Basisstation mit einer besseren Zeitsynchronisationsqualität als die mindestens eine fehlerhaft synchronisierte Basisstation; b) Messen von mehreren Zellen-Zeitsteuerungssignalen, einschließlich eines Zellenzeitsignals, das von der Basisstation mit der besseren Zeitsynchronisationsqualität gemessen wird; und c) Korrigieren der mindestens einen von mehreren fehlerhaft synchronisierten Basisstationen auf der Basis der Zellen-Zeitsteuerungssignal-Messungen, wobei keine Zeitsteuerungssignal-Messungen von Basisstationen verwendet werden, die eine schlechtere Zeitsynchronisationsqualität haben als die mindestens eine der mehreren fehlerhaft synchronisierten Basisstationen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (a) aufweist: d) Aktualisieren einer Kovariantenmatrix-Datenbank (59); und e) Bestimmen mindestens einer fehlerhaft synchronisierten Basisstation aus den mehreren Zellen-Zeitsteuerungssignalen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt (b) aufweist: Senden einer Anforderung eines Werts für eine Ankunftszeit an einer Basisstation (BSTOA-Wert) von einer Funknetzsteuerung (36) an mindestens eine der fehlerhaft synchronisierten Basisstationen; und Übertragen des BSTOA-Werts.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt (b) aufweist: f) Senden einer Anforderung eines Werts für eine Ankunftszeit an einer Basisstation (BSTOA-Wert) von einer Funknetzsteuerung (36) an mindestens eines von mehreren Benutzergeräten (20), um die fehlerhaft synchronisierten Basisstationen zu messen; und g) Übertragen des BSTOA-Werts.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Korrektur in Schritt (c) aufweist: Vergleichen des genannten BSTOA-Werts mit einem gespeicherten BSTOA-Wert; Erzeugen einer Korrekturnachricht; Übertragen der Korrekturnachricht an die fehlerhaft synchronisierte Basisstation; Übertragen einer Meldung von der fehlerhaft synchronisierten Basisstation an die Funknetzsteuerung (36); und Aktualisieren der Kovariantenmatrix-Datenbank (59).
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner die Pflege der Kovariantenmatrix-Datenbank (59) an der Netzwerksteuerung (36) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei sich mindestens eine fehlerhaft synchronisierte Basisstation oder mindestens ein Benutzergerät unter der Steuerung von mindestens zwei verschiedenen Funknetzsteuerungen (36) befinden; wobei das Verfahren ferner aufweist: Aufbauen eines Kommunikationswegs zwischen den mindestens zwei verschiedenen Funknetzsteuerungen; und Durchführen der Basisstationssynchronisation.
Basisstation (36) für ein drahtloses digitales System mit der Fähigkeit, mindestens eine von mehreren anderen Basisstationen (30₁ ... 30_n ) zeitlich zu synchronisieren, wobei die Basisstation dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aufweist: eine Einrichtung (55) zum Erkennen von mindestens einer von mehreren fehlerhaft synchronisierten Basisstationen, wobei die mindestens eine von mehreren fehlerhaft synchronisierten Basisstationen eine schlechtere Zeitsynchronisationsqualität als die Basisstation hat; eine Einrichtung (54) zum Messen von mehreren Zellen-Zeitsteuerungssignalwerten; und eine Einrichtung (53) zum Korrigieren der mindestens einen der fehlerhaft synchronisierten Basisstationen, wobei die Korrektur keine Zellen-Zeitsteuerungssignalwerte von Basisstationen verwendet, die eine schlechtere Zeitsynchronisationsqualität haben als die mindestens eine von mehreren fehlerhaft synchronisierten Basisstationen.
Basisstation (36) nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung (55) für die Erkennung umfaßt: das Aktualisieren einer Kovariantenmatrix-Datenbank (59) mit den mehreren Zellen-Zeitsteuerungssignalwerten; und ferner eine Einrichtung (55) zum Bestimmten einer fehlerhaft synchronisierten Basisstation aus dem mindestens einen von mehreren Zellen-Zeitsteuerungssignalen.
Basisstation (36) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die fehlerhaft synchronisierte Basisstation eine Einrichtung hat, um einen Wert für eine Ankunftszeit an einer Basisstation (BSTOA-Wert) zu messen und zu senden.
Basisstation (36) nach Anspruch 10, wobei die Korrektureinrichtung umfaßt: eine Einrichtung (55) zum Vergleichen des BSTOA-Werts der mindestens einen fehlerhaft synchronisierten Basisstation mit einem gespeicherten BSTOA-Wert, der sich in der Kovariantenmatrix-Datenbank (59) befindet, und wobei die genannte fehlerhaft synchronisierte Basisstation aufweist: eine Einrichtung zum Empfangen einer Korrekturnachricht und Antworten durch Übertragen einer Meldung und eine Einrichtung, damit die fehlerhaft synchronisierte Basisstation durch Daten aus der Meldung die Kovariantenmatrix-Datenbank aktualisiert.
Benutzergerät (20) für ein drahtloses digitales System (18) zum Synchronisieren von einer von mehreren Basisstationen (30₁ ... 30_n ) in dem System, wobei das Benutzergerät aufweist: eine Einrichtung (70) zum Empfangen einer Anforderung, eine Basisstation zu synchronisieren; eine Einrichtung (68), um einen Wert für eine Ankunftszeit an einer Basisstation (BSTOA-Wert) für diese eine Basisstation und mindestens eine verbleibende der mehreren Basisstationen zu erhalten, wobei die mindestens eine verbleibende der mehreren Basisstationen eine bessere Zeitsynchronisationsqualität hat als die genannte von mehreren Basisstationen; und eine Einrichtung (70) zum Übertragen der genannten BSTOA-Werte.
Benutzergerät (20) nach Anspruch 12 mit einer Einrichtung damit die mehreren Basisstationen (30₁ ... 30_n ) unter der Steuerung von mehreren Funknetzsteuerungen (36) sind.
Benutzergerät (20) nach Anspruch 13, das ferner eine Einrichtung (70) zum Übertragen der BSTOA-Werte an eine der Funknetzsteuerungen (36) umfaßt.