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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Synchronisationseinrichtung für ein Endgerät eines Funkkommunikationssystems.
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Bei den Funkkommunikationssystemen, zum Beispiel dem unter
dem Namen GSM-System bekannten, gesamteuropäischen,
zellulären, digitalen Funkkommunikationssystem, passieren die
Kommunikationen zwischen einem Endgerät und einer Basisstation
über Kommunikationskanäle, die Funksignale übertragen.
Solche Systeme umfassen eine Vielzahl von Kanälen, die entweder
für die Sendung von Endgeräten zu Basisstationen oder für
die Sendung von Basisstationen zu Endgeräten vorgesehen
sind.
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Unter diesen letzteren Kanälen kommt ein dauernd
ausgesandter Steuerkanal vor, der einem Endgerät gestattet, auf das
System über die Basisstation zuzugreifen, die diesen Kanal
aussendet, um Kommunikationen aufbauen zu können. Das
Endgerät muß somit diesen Steuerkanal identifizieren, um die
Informationen zu gewinnen, die ihm gestatten, im System
erkennbar zu werden. Unter diesen Informationen findet man
insbesondere Synchronisationsinformationen, deshalb ist es
üblich von einer Synchronisationsprozedur zu sprechen.
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Die im allgemeinen für die Synchronisation angenommene
Lösung findet in zwei Stufen statt. Zu einer ersten Zeit mißt
das Endgerät die Leistung aller dem Empfang zugeordneten
Kanäle. Dann versucht das Endgerät, sich auf den Kanal zu
synchronisieren, der mit der stärksten Leistung empfangen wird,
und wenn das nicht gelingt, versucht es das auf den anderen
Kanälen, indem es sie in der Reihenfolge der abnehmenden
Leistung beim Empfang nimmt, bis es sich wirksam
synchronisieren kann. Diese Lösung ist übrigens diejenige, die in den
Empfehlungen 4.08, Version 3.11.0 und 5.08, Version 3.7.0
des GSM vorkommt.
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Die Synchronisationsprozedur wird systematisch begonnen,
wenn das Endgerät in Gang gesetzt wird, aber auch in
allgemeinerer Weise nach einem Synchronisationsverlust, d. h. wenn
die insbesondere durch den Steuerkanal geleitete
Funkverbindung zwischen der Basisstation und dem Endgerät unterbrochen
wird. Diese Unterbrechung kann freiwillig sein, es handelt
sich beispielsweise um die Abschaltung des Endgeräts, aber
sie kann auch unfreiwillig sein. Tatsächlich kann es
vorkommen, daß das Endgerät einstweilig außer Stande ist, sich zu
synchronisieren, weil die Funkempfangsbedingungen nicht
zufriedenstellend sind. Das ist beispielsweise der Fall, wenn
es sich in einem Tunnel befindet, oder allgemeiner, wenn es
sich im Sinne des Funkbegriffs in einem Schattenbereich
befindet.
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Das Endgerät wird dann versuchen, sich während einer
Synchronisationsperiode nacheinander auf jeden Empfangskanal zu
synchronisieren, ohne es zu erreichen, und wird diesen
Versuch während wiederholter Synchronisationsperioden erneut
beginnen, bis die Empfangsbedingungen von neuem geeignet
sind. Eine solche Synchronisationsperiode kann eine große
Dauer haben, die von der Anzahl an Empfangskanälen und der
Zeit abhängt, die dem Endgerät für den Versuch zugeteilt
wird, sich auf einen Kanal zu synchronisieren.
Beispielsweise kann diese Periode im Rahmen des GSM-Systems auf 14
Sekunden geschätzt werden. Während einer
Synchronisationsperiode, deren Dauer hier vorbestimmt ist, ist das Endgerät
unfähig, eine Kommunikation aufzubauen, es ist nicht
verfügbar.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es somit, diese
Synchronisationsperiode zu verringern.
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Dieses Ziel wird erreicht, indem im Endgerät eine
Synchronisationseinrichtung angeordnet wird, die zur Identifizierung
eines Steuerkanals unter einer Vielzahl von Empfangskanälen
mittels eines Empfängers vorgesehen ist, die Mittel zum
Mes
sen der Leistung dieser Empfangskanäle und Mittel zum Suchen
der Synchronisation auf wenigstens einige dieser in einer
Liste identifizierten Kanäle umfaßt. Die Einrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, daß wenn das System so definiert ist,
daß ein Bezugskanal eine Nominalleistung aufweist, wobei
sein i-ter Vorgänger und sein i-ter Nachfolger eine Dämpfung
der Ordnung i aufweisen, wenn der Empfänger auf diesen
Bezugskanal abgestimmt ist, es Auswahlmittel aufweist, damit
der i-te Vorgänger oder der i-te Nachfolger nicht in der
Liste vorkommen, wenn er eine Leistung hat, die geringer als
die Nominalleistung des Bezugskanals, vermindert um die
Dämpfung der Ordnung i, ist.
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So sieht sich die Liste, die anfangs die Gesamtheit der
Empfangskanäle enthalten kann, durch die Streichung der Kanäle
verringert, die eine Leistung aufweisen, die wesentliche
geringer als diejenige des oder der benachbarten Kanäle ist.
Dies hat die Wirkung, die Synchronisationsperiode zu
verringern.
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Die Erfindung zeigt sich nun im Lichte der Beschreibung von
Ausführungsformen genauer, die als Beispiel gegeben sind,
wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird,
die darstellen:
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Fig. 1 die Elemente eines Endgerätes, die für seine
Ausführung nötig sind;
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Fig. 2 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
darstellt.
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Obgleich es sich um einen sprachlichen Fehler handelt, wird
nun zur Verbesserung der Deutlichkeit der Darlegung ein
Kanal mit dem Funksignal, das er befördert, gleichgestellt,
wobei jeder Kanal hier durch die Frequenz der Trägerwelle
des entsprechenden Funksignals gekennzeichnet ist.
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Das Endgerät umfaßt in bekannter Weise im wesentlichen eine
Antenne 1, die für den Empfang verschiedener Kanäle
vorgesehen ist, eine mit der Antenne verbundene Empfangsschaltung
2, wie einen Frequenzsynthetisator, die in Antwort auf ein
Regelungssignal R unter diesen Kanälen einen besonderen
Kanal Cr auswählt, eine Schaltung 3 zur Leistungsmessung, die
ein Leistungssignal Pr erzeugt, das die Leistung dieses
Kanals Cr darstellt, und eine Steuerschaltung 4, wie einen
Mikroprozessor, die das Regelungssignal R erzeugt, die das
Leistungssignal Pr empfängt, um in einem Arbeitsspeicher 5
mittels eines Signals Daten D mit einer dem Kanal Cr
zugeordneten Adresse zu speichern, dies mittels eines
Adreßsignals Ad.
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In ebenfalls bekannter Weise hat die Steuerschaltung 4
Zugriff auf die Identität aller Kanäle, die das Endgerät
empfangen kann. Als Beispiel kann es sich um einen Speicher 6
für Kanäle halten, der für jeden dieser Kanäle einen
Sollwert des Regelungssignals R mit einer Adresse des
Arbeitsspeichers 5 verbindet. So erzeugt die Steuerschaltung 4 zu
einer ersten Zeit das Regelungssignal R, das den einen der
Sollwerte aufweist und speichert im Arbeitsspeicher 5 den
Wert des Leistungssignals P mit der Adresse, die mit diesem
Sollwert im Speicher 6 für Kanäle verbunden ist. Die
Steuerschaltung wiederholt diesen Vorgang für alle Sollwerte, so
daß der Arbeitsspeicher 5 eine Liste von s Speicherungen
enthält, die jeweils einem Kanal Cr zugeordnet sind, wobei
jede Speicherung mit einem Kanal Cr den entsprechenden
Sollwert und die Leistung Pr verbindet, mit welcher er empfangen
wird. Vorteilhafterweise sind die Kanäle Cr durch die
Reihenfolge der zunehmenden Frequenz klassifiziert.
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Der auf die Übertragungen spezialisierte Fachmann weiß, daß
schon allein wegen der Bandbreite des Signals und der
Eigenschaften der Sendeausrüstung ein auf einer genauen Frequenz
ausgesandtes Signal auch mit einer geringeren Leistung auf
den Nachbarfrequenzen vorkommt. Ebenso empfängt eine
Emp
fangsausrüstung, die notwendigerweise eine begrenzte
Selektivität besitzt, nicht nur das entsprechende Signal bei der
Frequenz, auf die sie abgestimmt ist, sondern auch Signale,
die bei Nachbarfrequenzen in abgeschwächter Form ausgesandt
werden.
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Dieses Phänomen äußert sich in dem Fall, der uns
beschäftigt, dadurch, daß die Empfangsschaltung 2, wenn sie auf den
Kanal Cr abgestimmt ist, tatsächlich diesen Kanal mit seiner
Nominalleistung Pr empfängt, aber auch die Kanäle Cr-1 und
Cr+1 mit ihren Nominalleistungen, vermindert um einen ersten
Dämpfungsfaktor A&sub1;, empfängt. Sie empfängt auch die Kanäle
Cr-2 und Cr+2 mit ihren Nominalleistungen Pr-2 und Pr+2,
vermindert um einen zweiten Dämpfungsfaktor A&sub2;, und man kann
so auf die Anzahl von Nachbarkanälen Cr-i und Cr+i des
Bezugskanals Cr erweitern, die mit einem i-ten Dämpfungsfaktor
A&sub1; in bezug auf ihre Nominalleistung empfangen werden.
Dieses Phänomen ist so gut bekannt, daß es im allgemeinen in
den Übertragungssystemen spezifiziert ist. Beispielsweise
ist es bei GSM vorgesehen, daß ein Kanal eine Dämpfung A&sub1;
aufweist, die im Kanal, der ihm vorhergeht, und in dem, der
ihm folgt, 18 dB beträgt. Wenn sich in diesem Fall die
Synchronisation auf den Bezugskanal Cr als unmöglich erweist,
ist es vergeblich, eine Synchronisation auf den
vorhergehenden Kanal Cr-1 oder auf dem nachfolgenden Kanal Cr+1 zu
versuchen, wenn diese eine Leistung aufweisen, die geringer als
diejenige des Bezugskanals, vermindert um 18 dB, ist.
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Zu diesem Zweck hat die Steuerschaltung 4 Zugriff auf eine
Reihe von vorbestimmten Werten, die vereinbarungsgemäß
Dämpfungsfaktoren der Ordnung i genannt werden, wobei i von 1
bis n variiert, wobei n wenigstens 1 ist. Diese
Dämpfungsfaktoren können aus einer Norm resultieren, können aber auch
vom Funkkommunikationssystem hergeleitet werden, wenn zum
Beispiel in der Norm nichts vorgesehen ist. Sie können auch
empirisch bestimmt werden. Eine praktische Lösung besteht im
Speichern dieser Dämpfungsfaktoren im Speicher 6 für die
Kanäle.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wählt die Steuerschaltung 4 den
ersten Kanal C&sub1; der Liste im Arbeitsspeicher 5 aus, um seine
Leistung P&sub1; zu lesen. Sie liest dann die Leistung P&sub2; des
zweiten Kanals C&sub2;. Wenn diese geringer als P&sub1;, vermindert um
einen Dämpfungsfaktor A&sub1; der Ordnung 1, ist, wird der zweite
Kanal C&sub2; von der Liste gestrichen. Dies kann erfolgen, indem
ein Indikator 12 auf 1 gesetzt wird, d. h. ein spezifisches
Bit für die Speicherung bei der entsprechenden Adresse im
Arbeitsspeicher. Andernfalls wird der zweite Kanal C&sub2;
natürlich in der Liste behalten.
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Die Steuerschaltung 4 liest dann die Leistung P&sub3; des dritten
Kanals C&sub3;. Wenn diese geringer als P&sub1;, vermindert um den
Dämpfungsfaktor A&sub2; der Ordnung 2, ist, wird der dritte Kanal
C&sub3; mittels des Indikators 13 von der Liste gestrichen.
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Die Steuerschaltung 4 verfährt so in der gleichen Weise bis
zum (n+1)-ten Kanal Cn+1, da ja vorgesehen wurde, n
Dämpfungsfaktoren zu verwenden.
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Dann betrachtet die Steuerschaltung 4 den nächsten Kanal der
Liste, der nicht gestrichen wurde. Es kann sich um den
zweiten Kanal C&sub2;, den dritten C&sub3; oder jeden anderen handeln. Es
wird als betrachtet, daß es sich um den Bezugskanal Cr
handelt. Sie liest die Leistung Pr dieses Kanals. Sie wählt
dann den ersten folgenden Kanal aus, der nicht von der Liste
gestrichen wurde. Dies kann der (r+1)-te sein, aber das ist
nicht sicher. Es wird also überlegt, daß es sich um den
(r+i)-ten Kanal Cr+i handelt, sie liest die Leistung Pr+i
dieses Kanals. Wenn diese geringer als Pr, vermindert um den
Dämpfungsfaktor Ai der Ordnung i, ist, wird der (r+i)-te
Kanal Cr+i mittels des Indikators Ir+i von der Liste
gestrichen. Die Steuerschaltung wiederholt diesen Vorgang des
Ver
gleichs mit der Leistung Pr bis zu einem (r+n)-ten Kanal
Cr+n.
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Nachdem sie die Nachfolger Cr+i des Bezugskanals Cr geprüft
hat, prüft die Steuerschaltung 4 seine Vorgänger Cr-i,
jedoch unter dem Vorbehalt, daß r-i größer als 1 ist. Sie
wählt dann den ersten dem Bezugskanal Cr vorhergehenden
Kanal aus, der nicht von der Liste gestrichen wurde. Dies kann
der (r-1)-te sein, aber das ist nicht sicher. Es wird
betrachtet, daß es sich um den (r-i)-ten Kanal Cr-i handelt.
Sie liest die Leistung Pr-i dieses Kanals. Wenn diese
geringer als Pr, vermindert um den Dämpfungsfaktor Ai der Ordnung
i, ist, wird der (r-i)-te Kanal Cr-i mittels des Indikators
Ir-i von der Liste gestrichen. Die Steuerschaltung
wiederholt diesen Vorgang des Vergleichs mit der Leistung Pr bis
zum (r-n)-ten Kanal Cr-n.
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In allgemeiner Weise untersucht die Steuerschaltung 4 die
Leistung von n Kanälen, die einem Kanal der Liste folgen und
n Kanälen, die ihm vorhergehen, unter dem Vorbehalt, daß sie
nicht vorher von der Liste gestrichen wurden. Sie verfährt
so für alle Empfangskanäle bis zum vorletzten, dem (s-1)-
ten.
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Bei einer Ausführungsvariante der Erfindung werden alle
Empfangskanäle geprüft, ohne die Tatsache zu berücksichtigen,
daß die entsprechenden Indikatoren auf 1 gesetzt wurden oder
nicht.
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Welches auch immer die angenommene Lösung ist, das Ergebnis
dieser Auswahlstufe ist eine modifizierte Liste, die eine
Anzahl von Speicherungen enthält, die im allgemeinen
geringer als die der Ausgangsliste und höchstens die gleiche
Anzahl ist.
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Am Ende dieser Auswahlstufe verfährt die Steuerschaltung 4
von neuem, wie es bekannt ist, es durchzuführen, wobei auf
jeden Fall nur die einzelnen Kanäle der Liste berücksichtigt
werden, für welche der Indikator Ir nicht auf eins gesetzt
wurde. Sie klassifiziert diese Kanäle im Arbeitsspeicher 5
durch die Reihenfolge der abnehmenden Leistung, wobei für
jeden eine Information behalten wird, die für den
entsprechenden Sollwert signifikant ist. Das Ergebnis dieses
Vorgangs ist somit eine Liste, in der die gemäß der Reihenfolge
der abnehmenden Leistung der entsprechenden Kanäle
klassifizierten Sollwerte vorkommen.
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Die Steuerschaltung 4 erzeugt als Regelsignal das erste
Element der Liste und steuert dann das Endgerät in bekannter
Weise, damit es einen Versuch zur Synchronisation auf den
entsprechenden Kanal vornimmt. Wenn der Versuch gelingt, ist
das Ziel erreicht, während sie, wenn er scheitert, erneut
beginnt, indem sie das zweite Element der Liste nimmt, und
so weiter bis zum Ende der Liste. Wenn die Synchronisation
nicht erlangt wurde, wenn die Liste völlig abgearbeitet ist,
beginnt die Steuerschaltung 4 dann die Gesamtheit der oben
beschriebenen Vorgänge erneut, indem sie durch erneute
Ausführung die Leistungsmessung für alle Kanäle beginnt.
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Die Erfindung wurde dargelegt, indem betrachtet wurde, daß
die Ausgangsliste alle Empfangskanäle enthält. Es handelt
sich dabei nicht um eine Notwendigkeit, und sie läßt sich
auch anwenden, wenn diese Liste bereits das Ergebnis einer
nach anderen Kriterien ausgeführten, ersten Sortierung ist.
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Andererseits wurde betrachtet, daß die Auswahlstufe vor
jedem Synchronisationsversuch integriert ausgeführt wurde. Es
handelt sich dabei einfach um eine Ausführungsform unter
anderen.
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Tatsächlich kann die Steuerschaltung 4 mit einem
Klassifizieren der Empfangskanäle durch die Reihenfolge der
abnehmenden Leistung beginnen, um die Ausgangsliste aufzustellen.
Es wird hier daran erinnert, daß der Index r des Kanals Cr
immer den Rang dieses Kanals in der Folge der durch die
Reihenfolge der abnehmenden Frequenz klassifizierten Kanäle
identifiziert. Diese Schaltung führt somit einen Versuch zur
Synchronisation auf den ersten Kanal der Liste, den
Bezugskanal Cr, aus.
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Wenn dieser Versuch gelingt, kann die Prozedur dort
aufhören, aber in bestimmten Fällen ist es erwünscht, die
Gesamtheit der Kanäle zu kennen, auf der eine Synchronisation
erreicht werden kann. So vergleicht die Steuerschaltung 4 dann
die Leistung Pr-i des Kanals Cr-i mit der Pr des
Bezugskanals, und wenn jene geringer als diese, vermindert um den
Dämpfungsfaktor Ai der Ordnung i, ist, streicht sie den
(r-i)-ten Kanal. Sie nimmt dann den gleichen Vorgang für den
Kanal Cr+i vor, wie dies bereits dargelegt wurde. Die
Vergleiche werden natürlich für alle Werte von i ausgeführt.
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Jetzt nimmt die Steuerschaltung 4 einen Versuch zur
Synchronisation auf den ersten Empfangskanal vor, der in der Liste
folgt und der nicht gestrichen wurde. Die Prozedur wird dann
in gleicher Weise auf den Nachbarkanälen vorgenommen, die
nicht gestrichen wurden.
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Die Aufeinanderfolge eines Versuchs zur Synchronisation und
der Auswahl der benachbarten Kanäle wird so bis zur
Abarbeitung der Liste wiederholt.