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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich allgemein auf zellulare Kommunikationssysteme und insbesondere
auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen von den Synchronisationszustand
einer Basisstation betreffender Information.
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Hintergrund
der Erfindung
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Existierende zellulare Direktsequenz-Spreizspektrum-Kommunikationssystemprotokolle
erfordern es, dass Basisstationen in dem Kommunikationssystem zeitlich
synchronisiert sind. In einem drahtlosen Kommunikationssystem, welches
ein Vielfachzugriffs-Systemprotokoll im Codemultiplex (CDMA: Code
Division Multiple Access) verwendet, ist es beispielsweise wünschenswert,
wenn alle Basisstationen in dem Kommunikationssystem innerhalb von
+/–3 Mikrosekunden
(μs) syn chronisiert
sind, und es ist zwingend erforderlich, dass alle Basisstationen
in dem Kommunikationssystem mindestens innerhalb von +/–10 μs synchronisiert
sind. Synchronisation tritt in einem CDMA-System auf, wie in "Personal Station-Base Station Compatibility
Requirements for 1.8 to 2.0 GHz Code Division Multiple Access (CDMA)
Personal Communications Systems" (American
National Standards Institute (ANSI) J-STD-008) beschrieben. Insbesondere
nehmen alle Basisstationen Bezug auf einen CDMA-systemweiten Zeitmaßstab, der
Global Positioning Systems (GPS-)-Zeit verwendet. Alle Basisstationen
verwenden denselben Pseudorausch- (PN: pseudo-noise) Spreizcode
(langer Code), jedoch mit unterschiedlichen Zeitversätzen. Eine
entfernte Einheit verwendet einen Korrelator, um das Vorliegen des
PN-Codes zu erkennen und wird alle Basisstationen in der geographischen
Region erkennen, wenn sie die gesamte Länge des einzelnen PN-Codes
durchsucht. Bei dem beschriebenen System sind die Basisstationen
voneinander um ein ganzzahliges Vielfaches von 64 PN-Chips von einander
versetzt und erlauben so 512 einzigartige Offsets der Länge 215 oder 32.768 Chips. Ein Hauptvorteil davon,
alle Basisstationen in einer Kommunikation eine gemeinsame Systemzeit
verwenden zu lassen, ist es, dass wenn die entfernte Einheit eine
Basisstation akquiriert, sie lediglich in einem sehr kleinen Zeitfenster
um einen nominellen PN-Offset suchen muss, um auf die neue Basisstation
zuzugreifen.
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Da GPS nicht überall sichtbar ist (d. h.
in U-Bahnen und dichten städtischen
Umgebungen) und um die Backhaulkosten zu reduzieren, schlagen einige
aktuelle CDMA-Entwickler
vor, dass Basisstationen in CDMA-Systemen der nächsten Generation unsynchronisiert
sein sollen. Ein Bei spiel eines unsynchronisierten CDMA-Systems
der nächsten
Generation ist das in "Fast
Cell Search Algorithm in DS-CDMA
Mobile Radio Using Long Spreading Codes" von K. Higuchi et al., VTC-97, Seite
1430–1434,
vorgeschlagene. Bei diesem Vorschlag arbeiten alle Basisstationen
in einer unsynchronisierten Weise, wobei jede einen einzigartigen
langen Code und einen gemeinsamen kurzen Code aufweist. Die Basisstation
sendet zunächst
ein Produkt der beiden Codes, zu definierten Zeiten wird sie jedoch
den langen Code maskieren und lediglich den kurzen Code senden.
Eine entfernte Einheit kann daher nach dem gemeinsamen kurzen Code
suchen und eine periodische, starke Übereinstimmung von einer starken
Basisstation empfangen und eine periodische schwächere Übereinstimmung von einer schwächeren Basisstation.
Higuchi et al. beschreibt einen Prozess nach dem die Mobileinheit
zunächst
kurze Codes detektiert, dann die Langcode-Phase, eine Langcode-Gruppenidentifikation und
dann die Langcodeidentifikation zusammen mit der Rahmenzeitsteuerung
bestimmt. Eine Mobileinheit, welches sich in Kommunikation mit einer
Basisstation befindet, muss kontinuierlich unter Verwendung dieses selben
Prozesses nach der Anwesenheit einer nahegelegenen Basisstation
suchen, da alle Basisstationen in dem System unsynchronisiert sind
und keine Zeitsteuerungsinformation an die entfernten Einheiten
kommunizieren können,
um deren Suche zu reduzieren. Aus diesem Grund müssen entfernte Einheiten, die
Handoffs in einem unsynchronisierten System durchführen, in
einem größeren Coderaum
suchen, um eine neue Basisstation zu akquirieren. Da derzeit kein
Verfahren existiert, um zu bestimmen, ob eine Kommunikation synchronisiert
ist oder nicht, müssen
entfernte Einheiten, die in CDMA-Systemen der nächsten Generation Han doffs durchführen, einen
größeren Coderaum
(für asynchrone
Basisstationen) und Zeitfenster (für synchrone Basisstationen)
beim Handoff durchsuchen, selbst wenn die Basisstationen zeitlich
synchronisiert sind, was zu unnötig
langen Handoff-Zeiten führt.
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Es ist wünschenswert, für schnelle
Akquisition, synchronisierte Basisstationen zu haben und dem System
zugleich zu erlauben, in geographischen Gebieten zu arbeiten, wo
keine genaue Zeitsynchronisation erhältlich ist, oder weiter zu
arbeiten, wenn die Zeitsynchronisation versagt. Um diese Aufgabe
zu erfüllen,
muss eine entfernte Einheit zuerst wissen, ob eine spezielle Basisstation
in einem synchronisierten oder einem unsynchronisierten Modus arbeitet,
so dass die entfernte Einheit ihre Suchtechnik entsprechend variieren
kann. Es besteht daher ein Bedürfnis
nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Übertragen von den Synchronisationszustand
einer Basisstation betreffender Information an eine entfernte Einheit,
so dass die entfernte Einheit ihre Suchtechnik entsprechend variieren
kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer Basisstation von 1 gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine Illustration der von einer Basisstation von 1 gesendeten Signale gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Basisstation von 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist
ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der entfernten Einheit von 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
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Allgemein gesprochen verwenden die
Basisstationen in einem Kommunikationssystem einen Spreizcode, der
davon abhängt,
ob eine bestimmte Basisstation in einem synchronisierten oder einem
unsynchronisierten Modus arbeitet. Unsynchronisierte Basisstationen
in dem Kommunikationssystem verwenden einen langen Code, der für die bestimmte
Basisstation einzigartig ist, und Basisstationen, die in einem synchronisierten
Modus arbeiten, verwenden eine zeitlich versetzte Version desselben
langen Codes. Um die Suchzeit für entfernte
Einheiten in dem Kommunikationssystem zu reduzieren, wird während einer
Zeitperiode, während derer
der lange Code von einem gemeinsamen kurzen Code maskiert ist, ein
Gruppenidentifikationscode (GIC: group identification code) rundgesendet.
Der GIC wird aus einer Teilmenge eines 64-wertigen Walsh-Codes oder
orthogonalen Gold-Codes ausgewählt.
Der GIC bezeichnet eine Gruppe langer Codes (Spreizcodes), zu denen
der lange Spreizcode jeder Basisstation gehört. Außerdem bestimmt jede Basisstation
in dem Kommunikationssystem ihren Synchronisationszustand und verwendet einen
speziellen GIC und langen Code auf Grundlage des Synchronisationszustandes
der Basisstation. Durch Analyse der GIC-Information wissen die entfernten
Einheiten, die Basisstationen akquirieren wollen, im Voraus, ob
eine bestimmte Basisstation in einem synchronisierten oder unsynchronisierten
Modus arbeitet und können
ihren Suchalgorithmus auf Grundlage des Synchronisationszustandes
der Basisstation variieren. Dies gestattet es entfernten Einheiten,
mit synchronisierten Basisstationen zu arbeiten und gleichzeitig
in der Lage zu sein, in geographischen Gebieten zu arbeiten, wo
keine genaue Zeitsynchronisation möglich ist, oder mit dem Betrieb
fortzufahren, wenn die Zeitsynchronisation versagt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Übertragen
von den Synchronisationszustand einer Basisstation betreffender
Information. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bestimmens,
ob eine Basisstation in einem synchronisierten Modus oder in einem
unsynchronisierten Modus arbeitet, und des Sendens eines ersten
Gruppenidentifikationscodes (GIC) an eine entfernte Einheit, falls
die Basisstation in einem synchronisierten Modus arbeitet, und ansonsten
Senden eines zweiten GIC an die entfernte Einheit, falls die Basisstation
in einem unsynchronisierten Modus arbeitet. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bezeichnet der GIC eine Spreizcodegruppe,
zu welcher der von der Basisstation verwendete Spreizcode gehört.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
außerdem
ein Verfahren zum Übertragen
von den Synchronisationszustand einer benachbarten Basisstation
betreffender Information. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, mittels
einer ersten Ba sisstation, ob die benachbarte Basisstation in einem
synchronisierten oder einem unsynchronisierten Modus arbeitet, um
einen Synchronisationszustand der benachbarten Basisstation zu bestimmen,
und das Senden einer Nachbarlistenmitteilung an die entfernte Einheit
auf Grundlage des Synchronisationszustandes, wobei die Nachbarliste
einen Gruppenidentifikationscode (GIC) umfasst, welcher der benachbarten
Basisstation entspricht. Wie oben diskutiert, bezeichnet der GIC
eine Spreizcodegruppe, zu welcher ein von der benachbarten Basisstation
verwendeter Spreizcode gehört.
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Schließlich betrifft die vorliegende
Erfindung eine Vorrichtung zum Übertragen
von den Synchronisationszustand einer Basisstation in einem Kommunikationssystem
mit Vielfachzugriff im Codemultiplex (CDMA: Code Division Multiple
Access) betreffende Information. Die Vorrichtung umfasst einen Controller
zum Bestimmen, ob eine Basisstation in einem synchronisierten Modus
oder einem unsynchronisierten Modus arbeitet, und eine mit dem Controller
verbundene Spreizschaltung zum Spreizen modulierter Daten mit einem
Spreizcode. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird der Spreizcode auf Grundlage des Synchronisationszustandes
der Basisstation bestimmt.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet ein Kommunikationssystem 100 ein
CDMA-Systemprotokoll, wie in ANSI J-STD-008 beschrieben. Bei alternativen
Ausführungsformen
kann das Kommunikationssystem 100 jedoch andere digitale,
zellulare Kommunikationssystemprotokolle verwenden, wie etwa, jedoch
nicht limitiert auf, die CDMA Protokolle der nächsten Gene ration, einschließlich Direktsequenz-Spreizspektrum
oder niederfrequente Sprungspreizspektrumsysteme. Das Kommunikationssystem 100 umfasst
eine Basisstation 101, eine Basisstation 102,
eine entfernte Einheit 113, einen zentralisierten Basisstationscontroller
(CBSC: Centralized Base Station Controller) 103 und ein
mobiles Schaltzentrum (MSC 104. Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Basisstationen 101 und 102 vorzugsweise
SC9600-Basistationen von Motorola, die MSC 104 ist vorzugsweise
eine EMX 2500 MSC von Motorola, und der CBSC 103 enthält vorzugsweise
eine SG1128BF CBSC-Komponente von Motorola. Wie dargestellt, kommuniziert
die entfernte Einheit 113 mit den Basisstationen 101 und 102 über Aufwärts-Kommunikationssignale 119,
und die Basisstationen 101 und 102 kommunizieren
mit der entfernten Einheit 113 über Abwärts-Kommunikationssignale 116.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Basisstationen 101 und 102 in
geeigneter Weise mit dem CBSC 103 verbunden, und der CBSC 103 ist
in geeigneter Weise mit dem MSC 104 verbunden.
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Der Betrieb des Kommunikationssystems 100 erfolgt
wie folgt: Die Basisstationen in dem Kommunikationssystem 100 senden
kontinuierlich einen Steuerkanal rund (über das Abwärts-Kommunikationssignal 116),
der von der entfernten Einheit 113, der beim Zugriff auf
das Kommunikationssystem 100 durch die entfernte Einheit 113,
verwendet wird. Sobald die entfernte Einheit 113 eine Basisstation
mit einem stärksten
Steuerkanal bestimmt hat (in diesem Fall die Basisstation 101),
benutzt die entfernte Einheit die Zeitsteuerung des Steuerkanals,
um sich zeitlich mit der Basisstation 101 auszurichten.
Insbesondere wird, wie in "Fast Cell Search
Algorithm in DS-CDMA Mobile Radio Using Long Spreading Codes" von K. Higuchi et
al. beschrieben, ein schneller Zellensuchalgorithmus auf Grundlage
der periodischen Maskierung des langen Codes von der entfernten
Einheit 113 verwendet, um sich mit der Basisstation 101 zeitlich
auszurichten. Wie von Higuchi et al. beschrieben, wird ein gemeinsamer
kurzer Code (CSC: common short code) periodisch über den langen Code maskiert.
Die entfernte Einheit 113 nutzt die Tatsache aus, dass
der CSC periodisch in dem langen Code auftritt, um die Phase des
langen Codes zu detektieren.
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Anders als bei Verfahren mit Benutzung
eines langen Codes gemäß dem Stand
der Technik hängt
bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der spezielle, von den Basisstationen
in dem Kommunikationssystem 100 verwendete, lange Code
davon ab, ob die bestimmte Basisstation in einem synchronisierten
oder einem unsynchronisiertem Modus arbeitet. Insbesondere verwenden
unsynchronisierte Basisstationen in dem Kommunikationssystem 100 einen
langen Code, der für
die bestimmte Basisstation einzigartig ist, und Basisstationen,
die in einem synchronisierten Modus arbeiten, verwenden eine zeitlich
versetzte Version desselben langen Codes. Während der Akquisition verwendet
die entfernte Einheit 113 einen Sucher 131, um
die Anwesenheit eines bestimmten langen Codes zu erkennen, wobei
ein einzelner, zeitlich versetzter, langer Code für alle synchronisierten
Basisstationen verwendet wird und wobei eine Mehrzahl von langen
Codes für
unsynchronisierte Basisstationen in dem Kommunikationssystem 100 verwendet
werden. Für
synchronisierte Basisstationen wird die entfernte Einheit 113 alle
synchronisierten Basisstationen in der geographischen Region detektieren,
falls sie die gesamte Länge
des einzelnen langen Codes durchsucht. Bei der bevorzugten Ausführungsform
sind synchronisierte Basisstationen zeitlich voneinander um ein
ganzzahliges Vielfaches von 64 PN-Chips voneinander versetzt, was
mehr als 512 einzigartige Offsets der 40.960 Chips erlaubt. Für unsynchronisierte
Basisstationen wird die entfernte Einheit 113 alle unsynchronisierten
Basisstationen in dem geographischen Gebiet detektieren, falls alle
von der unsynchronisierten Basisstation verwendeten langen Codes
durchsucht werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung werden 511 spezielle lange Codes von den unsynchronisierten
Basisstationen in dem Kommunikationssystem 100 verwendet.
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Um die Suchzeit für die entfernten Einheiten
in dem Kommunikationssystem 100 zu reduzieren (d. h. um
das Durchsuchen jedes einzelnen langen Codes zu vermeiden), wird
ein Gruppenidentifikationscode (GIC) während einer Zeitperiode, in
welcher der lange Code maskiert ist, rundgesendet. Der GIC bezeichnet
eine Gruppe langer Codes (Spreizcodes), zu welcher der lange Code
jeder Basisstation gehört.
Außerdem
bestimmt die Basisstation in dem Kommunikationssystem 100 ihren
Synchronisationszustand (d. h. synchronisiert oder unsynchronisiert)
und verwendet einen speziellen GIC und einen langen Code auf Grundlage
des Synchronisationszustandes der Basisstation. Wie oben angedeutet,
werden 512 spezielle lange Codes verwendet. Die entfernten Einheiten
in dem Kommunikationssystem 100 empfangen den von einer
bestimmten Basisstation gesendeten GIC und greifen auf eine GIC-Datenbank 114 zu,
um zu bestimmen, ob ein bestimmter GIC zu einer synchronisierten
oder einer unsynchronisierten Basisstation gehört. Wenn beispielsweise Basisstationen
in dem Kommunikationssystem 100 einen bestimmten GIC verwenden,
um synchronisierte Basisstationen zu identifizieren (z. B. GIC_16),
wissen alle entfernten Einheiten in dem Kommunikationssystem 100 vorab
(über den
internen Speicher 114), dass, falls GIC_16 erkannt wird,
der GIC von einer synchronisierten Basisstation gesendet wurde.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl von GICs 16, wobei 32
lange Codes zu den GICs 1–15
gehören
und ein einzelner langer Code (für
synchronisierte Basisstationen) zu GIC 16 gehört.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sucht die entfernte Einheit 113 nach einer
bestimmten Basisstation, wie von Higuchi et al. beschrieben, während eines
anfänglichen
Scans. Insbesondere wird die Phase des langen Codes der besten Zellenanlage
unter Verwendung eines CSC-maskierten Filters erkannt. Als nächstes wird
der Langcode-GIC identifiziert, indem die Kreuzkorrelation zwischen
dem empfangenen Signal und allen GIC-Kandidaten genommen wird. Schließlich werden
alle möglichen
Langcode-Kandidaten, die zu dem speziellen GIC gehören, durchsucht.
Die Rahmenzeitsteuerung wird ebenfalls in diesem Schritt abgeleitet.
Anders als bei Suchalgorithmen nach dem Stand der Technik, variiert
die entfernte Einheit 113 ihre Suchtechnik auf Grundlage
des speziellen empfangenen GIC. Wenn beispielsweise die entfernte
Einheit 113 den speziellen GIC als zu einer Gruppe von
synchronisierten Basisstationen gehörig identifiziert, verwendet
die entfernte Einheit 113 den Sucher 131 und sucht
die relevanten Zeitversätze
für einen
einzelnen langen Code. Wenn die entfernte Einheit 113 den
speziellen GIC jedoch als zu einer Gruppe von unsynchronisierten
Basisstationen gehörig
identifi ziert, verwendet die entfernte Einheit 113 den
Sucher 131, um alle möglichen
Langcode-Kandidaten, die zu dem speziellen GIC gehören, zu
durchsuchen.
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Außerdem kann die entfernte Einheit 113,
wie in J-STD-008
beschrieben, in simultane Kommunikation mit einer oder mehreren
Basisstationen versetzt werden, was "sanfterer Handoff" oder "sanfter Handoff" genannt wird, wenn die Basisstationen
co-lokalisiert sind, bzw. nicht. Ein sanfter Handoff erfordert es
daher, dass die entfernte Einheit 113 ein zusätzliches
Suchen nach benachbarten Basisstationen durchführt. Um die Suchzeit für entfernte
Basisstationen beim sanften Handoff zu reduzieren, liefert die Basisstation 101 eine
Liste von benachbarten Basisstationen (Nachbarliste) zu Zwecken
des sanften Handoffs. Solch eine Nachbarliste wird im Detail J-STD-008,
Abschnitt 7.7.2.3.2.3 beschrieben. Anders als bei Verfahren zum
Liefern von Nachbarlisten an entfernte Einheiten, enthält die Nachbarliste
bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung den GIC für die spezielle Nachbarbasisstation
und zusätzlich
enthält
sie Zeitversatz-Information (PN-Offset) lediglich für synchronisierte
benachbarte Basisstationen oder Langcode-Information für asynchrone
Basisstationen. Die entfernte Einheit 113 verwendet diese
Information und greift auf zusätzliche
Basisstationen zu (über
die oben diskutierte Zugriffsprozedur), um simultan mit der bedienenden
Basisstation 101 zu kommunizieren und um alle zugegriffenen
Basisstationen zu überwachen.
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Tabelle 1 zeigt eine modifizierte
Nachbarlistenmitteilung gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die modifizierte Nachbarlistenmittei lung
eine über
einen Standard-Pagingkanal an die entfernte Einheit 113 rundgesendete, variable
Bitmitteilung und ist ähnlich
der in J-STD-008, Abschnitt 7.7.2.3.2.3 beschriebenen Nachbarlistenmitteilung,
mit der Ausnahme, dass sich das folgende Feld ändert:
PILOT_PN_SYN Index
des Pilot-PN-Sequenz-Offsets.
Für synchronisierte Basisstationen
soll die Basisstation dieses Feld auf den Pilot-PN-Sequenz-Offset
für diese Basisstation
setzen in Einheiten von 64 PN Chips. Für unsynchronisierte Basisstationen
soll die Basisstation dieses Feld auf Null setzen.
LC_ASYN
Langcode-ID.
Für
unsynchronisierte Basisstationen soll die Basisstation dieses Feld
auf die LC-ID für
diese Basisstation setzen. Für
synchronisierte Basisstationen soll die Basisstation dieses Feld
auf Null setzen.
PILOT_INC_SYN: Indexsteigerung des Pilot-PN-Sequenz-Offsets.
Wie
in J-STD-008 beschrieben, setzen, außer wenn alle benachbarten Basisstationen
in einem unsynchronisierten Modus arbeiten, dann auf Null setzen.
GIC:
GIC für
die Nachbarbasisstation.
LC_OR_PNFFSET: PN Offset der Nachbarbasisstation
(falls synchronisiert) oder langer Code der benachbarten Basisstation
(falls unsynchronisiert).
Falls die Basisstation synchronisiert
ist, soll die Basisstation dieses Feld auf den Pilot-PN-Sequenz-Offset für diesen
Nachbarn setzen; anderenfalls soll die Basisstation dieses Feld
auf den von asynchronen Nachbarbasisstation verwendeten, langen
Code setzen.
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Die folgenden Felder werden für jede Nachbarbasisstation
wiederholt
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Tabelle
1: Modifizierte Nachbarlistenmitteilung
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Wie oben diskutiert, ist es wünschenswert,
zum Zwecke schnellen Zugriffs, synchronisierte Basisstationen zu
haben und es gleichzeitig dem System zu erlauben, in geographischen
Gebieten zu arbeiten, wo genaue zeitliche Synchronisation nicht
möglich
ist oder weiter zu arbeiten, wenn die Zeitsynchronisation versagt. Durch
Analysieren der GIC-Information
wissen die entfernten Einheiten, die Basisstationen akquirieren,
im Voraus, ob eine bestimmte Basisstation in einem synchronisierten
oder einem unsynchronisierten Modus arbeitet, und können ihren
Suchalgorithmus auf Grundlage des Synchronisationszustandes der
Basisstation variieren. Dies gestattet es den entfernten Einheiten,
mit synchronisierten Basisstationen zu arbeiten und gleichzeitig
in der Lage zu sein, in geographischen Gebieten zu arbeiten, wo
genaue Zeitsynchronisation nicht möglich ist, oder zu arbeiten,
wenn die Zeitsynchronisation versagt.
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2 ist
ein Blockdiagramm der Basisstationen 101, 102 von 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Basisstation 101, 102 umfasst
eine Mehrzahl von Vierphasen-Umtastmodulatoren 201 (QPSK: quadrature
phase shift keyed), eine Mehrzahl von Spreizgeneratoren 203,
Langcodegeneratoren 205 und 206, eine Umschaltschaltung 207,
eine GIC-Steuerrung 209, eine Systemzustands-Quelle 211 und
mehrere GICs 213 bis 215. Während des Betriebs laufen Verkehrskanal-
oder Steuerkanaldaten in die QPSK-Modulatoren 201 und werden
in geeigneter Weise moduliert und an die Spreizschaltung 204 ausgegeben.
Die Spreizschaltung 204 spreizt die QPSK-modulierten Daten
in geeigneter Weise mit einem kurzen Spreizcode, der von dem Spreizcodegenerator 203 erzeugt
wird. Insbesondere führt
die Spreizschaltung 204 eine Modulo-Zwei-Addition eines
orthogonalen Codes (z. B. eines orthogonalen Wortes) zu jedem Datensymbol
durch. Diese orthogonalen Codes entsprechen vorzugsweise Walsh-Codes
aus einer 64 × 64-Hadamard-Matrix,
wobei der Walsh-Code eine einzelne Reihe oder Spalte der Matrix
oder ein 64-wertiger orthogonaler Gold-Code ist. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der für den CCH verwendete Spreizcode
der CSC, der allen Basisstationen in dem Kommunikationssystem 100 gemeinsam
ist.
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In der Folge werden die geeignet
gespreizten Steuerkanaldaten und Verkehrskanaldaten weiter von einer
Spreizschaltung 217 bzw. 219 gespreizt. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung spreizen die Spreizschaltungen 217 und 219 die
Steuerkanal und Verkehrskanaldaten weiter mit einem einzigartigen
langen Code, der entweder von dem Langcodegenerator 205 oder
dem Langcodegenerator 206 geliefert wird. Der spezielle,
lange Code, der von den Spreizern 217 und 219 verwendet
wird, wird auf Grundlage des aktuellen Basisstationszustandes ausgewählt (d.
h. synchronisiert oder unsynchronisiert). Insbesondere analysiert
die GIC/LC-Steuerung 209 den aktuellen Systemzustand (geliefert
von der Systemzustandseinheit 211) und schaltet zwischen
LC1 205 und LC2 206 auf Grundlage des Basisstations-Synchronisationszustandes.
Wie oben diskutiert, verwenden die unsynchronisierten Basisstationen
in dem Kommunikationssystem 100 511 individuelle lange
Codes, während
die synchronisierten Basisstationen in dem Kommunikationssystem 100 einen
einzelnen, zeitversetzten, langen Code verwenden. Die GIC/LC-Steuerung 209 bestimmt den
aktuellen Systemzustand und, wenn der aktuelle Systemzustand "synchronisiert" ist, weist die GIC/LC-Steuerung 209 die
Umschaltschaltung 222 an, einen ersten langen Code (LC1,
wobei LC1 der einzelne lange Code ist, der von synchronisierten
Basisstationen verwendet wird) an die Spreizschaltung 217, 219 zu
liefern. Außerdem
wird während
des synchronisierten Betriebs die GIC/LC-Steuerung mit einem "Zeitversatz" für LC1 beliefert
und verzögert
LC1 (über
eine Verzögerungsschaltung 224)
entsprechend. Die geeignete Systemzeit ist GPS-Zeit, die von der
Systemzustandseinheit 211 geliefert wird. Wenn die GIC/LC-Steuerung 209 bestimmt,
dass der aktuelle Systemzustand "unsynchronisiert" ist, liefert die
GIC/LC-Steuerung 209 einen zweiten langen Code (LC2, wobei
LC2 aus der Gruppe von 511 langen Codes ausgewählt ist, die für unsynchronisierte
Systeme verwendet werden) an die Spreizschaltung 217, 219.
Nach weiterem Spreizen durch die Spreizschaltung 217, 219 werden
die sich ergebenden Signale von einer Summierungsschaltung 225 aufsummiert,
von einem Sendefilter gefiltert und von einem linearen Leistungsverstärker 227 verstärkt und
an die entfernte Einheit 113 gesendet.
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Wie oben diskutiert, wird für Steuerkanalsendung
die lange Codesequenz periodisch über ein Datensymbolintervall
(kurze Codelänge)
maskiert, was es dem CSC erlaubt, periodisch M Male in jeder Langcode-Periode
zu erscheinen. Das Maskieren wird mittels der Umschaltschaltung 207 erreicht.
Insbesondere wenn der Schalter 207 "offen" ist, wird kein langer Code an die Spreizschaltung 217 geliefert,
was es lediglich dem ungespreizten CSC erlaubt, in die Summiererschaltung 225 eingegeben
zu werden. Wie oben diskutiert, nutzen die entfernten Einheiten 113 in
dem Kommunikationssystem 100 die Tatsache, dass der GIC
periodisch in dem langen Code auftaucht, um den Suchbereich des
langen Codes einzuengen. Während
der Zeitperiode, wenn der CSC ungespreizt ist, wird ein GIC an die
Summiererschaltung 225 geliefert, um verstärkt (von
dem Verstärker 227)
und an die entfernten Einheiten 113 in dem Kommunikationssystem 100 geliefert
zu werden. Anders als bei Verfahren zur GIC-Sendung nach dem Stand der Technik,
bestimmt die GIC/LC-Steuerung 209 auf
Grundlage des aktuellen Systemzustandes, einen speziellen GIC zu
senden. Wenn insbesondere die GIC/LC-Steuerung 209 bestimmt,
dass der aktuelle Systemzustand "synchronisiert" ist, weist die GIC/LC-Steuerung 209 die
Umschaltschaltung 221 an, einen ersten GIC (GIC1) an die
Summiererschaltung 225 zu liefern. Wenn die GIC/LC-Steuerung 209 bestimmt,
dass der aktuelle Systemzustand "unsynchronisiert" ist, liefert die
GIC/LC-Steuerung 209 einen zweiten GIC (GIC2) an die Summiererschaltung 225.
Wie oben diskutiert, wird, um ein Durchsuchen jedes einzelnen langen
Codes zu vermeiden, der GIC rundgesendet und bezeichnet eine Gruppe
langer Codes, zu welcher der lange Code jeder Basisstation gehört.
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3 ist
eine Illustration von Signalen, die von einer Basisstation von 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gesendet werden. Während der Sendung von LC1 oder
LC2 (repräsentiert
durch das Signal 301) öffnet
sich die Umschaltschaltung 207 periodisch, was die Sendung
von LC1 oder LC2 beendet. Das sich ergebende Signal (gezeigt als
Signal 303) weist den CSC auf, der periodisch während jeder
Langcode-Periode auftaucht. Während
der Zeiten, wenn der CSC periodisch auftaucht, wird GIC1 oder GIC2
von den Basisstationen 101, 102 gesendet (Signal 305).
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4 ist
ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Basisstation von 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Der logische Fluss beginnt bei
Schritt 405, wo die GIC/LC-Steuerung 209 den aktuellen
Systemzustand und die GPS-Zeit erhält. Insbesondere wird der GIC/LC-Steuerung 209 der
aktuelle Systemzustand (synchronisiert/unsynchronisiert) von der
Systemzustands/GPS-Zeit-Quelle 211 geliefert. Als nächstes bestimmt
in Schritt 410 die GIC/LC-Steuerung 209, ob sich der
Systemzustand verändert
hat. Falls in Schritt 410 die GIC/LC-Steuerung 209 bestimmt, dass
sich der Systemzustand geändert
hat (d. h. synchronisiert in unsynchronisiert oder unsynchronisiert
in synchronisiert), geht der logische Fluss weiter zu Schritt 419;
anderenfalls kehrt der logische Fluss zu Schritt 405 zurück. Bei
Schritt 415 bestimmt die GIC/LC-Steuerung 209,
ob die Basisstation in einem synchronisierten Modus arbeitet und, falls
dies so ist, geht der logische Fluss weiter zu Schritt 420.
Bei Schritt 420 manipuliert die GIC/LC-Steuerung 209 die
Umschaltschaltung 221 so, dass sie einen ersten GIC an
die Umschaltschaltung 207 schickt. Insbesondere schickt
die Umschaltschaltung 221 bei Schritt 420 GIC1
an die Umschaltschaltung 207. Als nächstes manipuliert die GIC/LC-Steuerung 209 bei
Schritt 425 die Umschaltschaltung 222 so, dass
sie einen ersten langen Code (LC1) an die Umschaltschaltung 207 schickt.
Außerdem
verzögert
(über die
Verzögerungsschaltung 224)
bei Schritt 425 die GIC/LC-Steuerung den ersten langen
Code in geeigneter Weise, um einen vorbestimmten Betrag zur richtigen
Identifikation der Basisstation. Der logische Fluss geht weiter
zu Schritt 440.
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Wir kehren zurück zu Schritt 415.
Falls die GIC/LC-Steuerung 209 bestimmt,
dass die Basisstation nicht in einem synchronisierten Modus arbeitet,
geht der logische Fluss weiter zu Schritt 430, wo die Umschaltschaltung 221 einen
zweiten GIC (GIC2) an die Umschaltschaltung 207 schickt.
Als nächstes
manipuliert in Schritt 435 die GIC/LC-Steuerung 209 die
Umschaltschaltung 222 so, dass sie einen zweiten langen
Code (LC1) an die Umschaltschaltung 207 schickt. Der logische
Fluss geht weiter zu Schritt 440. Bei Schritt 440 maskiert
die Umschaltschaltung 207 periodisch die aktuelle Langcode-Sequenz über ein
Datensymbolintervall, während
sie gleichzeitig den aktuellen GIC rundsendet.
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Die Lieferung des aktuellen GIC in
einer solchen Weise, dass angezeigt wird, ob die Basisstation in einem
synchronisierten oder einem unsynchronisierten Modus arbeitet, erlaubt
es den entfernten Einheiten, die auf Basisstationen zugreifen, ihren
Suchalgorithmus auf Grundlage des Synchronisationszustandes des Kommunikationssystems
zu variieren. Die entfernten Einheiten werden daher ihren Suchalgorithmus
auf Grundlage des Synchronisationszustandes der Basisstati on variieren,
was es den entfernten Einheiten erlaubt, mit synchronisierten Basisstationen
zu arbeiten und gleichzeitig in der Lage zu sein, in geographischen
Gebieten zu arbeiten, wo genaue Zeitsynchronisation nicht möglich ist
oder weiter zu arbeiten, wenn die Zeitsynchronisation versagt.
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5 ist
ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der entfernten Einheit von 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert. Der logische Fluss beginnt
bei Schritt 501, wo die entfernte Einheit 113 auf
zugängliche
Steuerkanäle
(CCHs) zugreift, um eine Basisstation mit einem stärksten Steuerkanal
zu bestimmen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung senden die Basisstationen in dem Kommunikationssystem 100 kontinuierlich
einen Steuerkanal rund (über
das Abwärts-Kommunikationssignal 116),
der von der entfernten Einheit 113 beim Zugriff auf das
Kommunikationssystem 100 verwendet wird. Sobald die entfernte
Einheit 113 eine Basisstation mit einem stärksten Steuerkanal
(in diesem Fall Basisstation 101) bestimmt hat, geht der
logische Fluss weiter zu Schritt 505, wo die entfernte
Einheit einen speziellen langen Code bestimmt, der von der Basisstation 101 verwendet
wird. Wie oben diskutiert, erkennt die entfernte Einheit 113 die
Langcode-Steuerung mittels des Suchers 131. Der Sucher 131 sucht
nach dem periodisch auftretenden CSC, der über den langen Code maskiert
ist, um die Phase des langen Codes zu bestimmen. Sobald die Phase
des langen Codes erkannt ist, empfängt der Sucher 131 den
GIC, der die Gruppe von langen Codes bezeichnet (z. B. Gruppe 1
(GIC1)), zu welcher der lange Code der Basisstation gehört. Der
logische Fluss geht weiter zu Schritt 510, wo der Su cher 131 auf
die GIC-Datenbank 114 zugreift, um zu bestimmen, ob die
Basisstation 101 in einem synchronisierten Modus arbeitet.
Wenn bei Schritt 510 die entfernte Einheit 113 bestimmt,
dass die Basisstation 101 in einem synchronisierten Modus
arbeitet, geht der logische Fluss weiter zu Schritt 515,
wo die entfernte Einheit 113 die gesamte Länge eines
einzelnen langen Codes, der für
alle synchronisierten Basisstationen in dem Kommunikationssystem 100 verwendet wird,
durchsucht. Falls bei Schritt 510 die entfernte Einheit 113 bestimmt,
dass die Basisstation 101 nicht in einem synchronisierten
Modus arbeitet, geht der logische Fluss weiter zu Schritt 520,
wo alle langen Codes in der GIC-Gruppe
durchsucht werden, gefolgt von einer Erkennung der Rahmenzeitsteuerung.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird dies erreicht, indem alle 32 langen
Codes, die zu der speziellen GIC-Gruppe (GIC1) gehören, durchsucht
werden.
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Die Beschreibungen der Erfindung,
die speziellen Details und die oben erwähnten Zeichnungen sind nicht
gedacht, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu limitieren. Beispielsweise
können
die GICs, zusätzlich
zum Gruppieren von GICs auf Grundlage des Synchronisationszustandes,
gruppiert werden, um andere Kommunikationssystemparameter anzuzeigen.
Außerdem
können,
obgleich die bevorzugte Ausführungsform unter
Verwendung eines einzigen GIC für
alle synchronisierten Basisstationen beschrieben wurde, mehrere GICs
verwendet werden, um die synchronisierten Basisstationen zu identifizieren,
wenn die Anzahl synchronisierter Basisstationen in dem Kommunikationssystem
32 überschreitet.
Es ist die Absicht der Erfinder, dass verschiedene Modifikationen
an der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne
den Umfang der Erfindung zu verändern
und es ist beabsichtigt, dass all solche Modifikationen nach innerhalb
des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche kommen.
