WO1999056412A1 - Verfahren zum betreiben eines funk-kommunikationssystems - Google Patents

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WO1999056412A1
WO1999056412A1 PCT/DE1999/000796 DE9900796W WO9956412A1 WO 1999056412 A1 WO1999056412 A1 WO 1999056412A1 DE 9900796 W DE9900796 W DE 9900796W WO 9956412 A1 WO9956412 A1 WO 9956412A1
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base station
synchronization
signal
bsc
radio
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PCT/DE1999/000796
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Inventor
Markus Dillinger
Jürgen Schindler
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0682—Clock or time synchronisation in a network by delay compensation, e.g. by compensation of propagation delay or variations thereof, by ranging
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0055—Synchronisation arrangements determining timing error of reception due to propagation delay
    • H04W56/0065—Synchronisation arrangements determining timing error of reception due to propagation delay using measurement of signal travel time
    • H04W56/009—Closed loop measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/04—Interfaces between hierarchically different network devices
    • H04W92/045—Interfaces between hierarchically different network devices between access point and backbone network device

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a radio communication system, in particular a mobile radio system with TDD subscriber separation.
  • information for example voice, image information or other data
  • the electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies that lie in the frequency band provided for the respective system.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication System
  • 3rd generation systems frequencies in the frequency band of approx. 2000 MHz are provided.
  • TDMA time division multiplex
  • a radio block is transmitted in a time slot and can be evaluated separately from other radio blocks at the receiving end.
  • a special form of time division multiplexing (TDMA) is a TDD transmission method (time division duplex), in which transmission in a common frequency channel is carried out both in the uplink, i.e. from the mobile station to the base station, as well as in the downward direction, i.e. from the base station to the mobile station.
  • TDD transmission methods are provided for the third mobile radio generation, see, for example, DE 198 10 813 or DE 198 08 948, which use a combined TD / CDMA transmission method.
  • the considerations made so far for the TDD transmission methods misjudge the problems of mutual interference between different base stations and mobile stations that are operated in the same frequency band.
  • Switchover point SP separates the transmit TX and the receive case RX.
  • the interferences are proportional to the shift in the start of the frame between the two cells ZI, Z2. Strong interference causes losses in the spectral efficiency of the radio communication system.
  • a radio communication system with a plurality of base station controls which establish a network-side connection between base stations and at least one mobile switching center, the base stations using radio links to transmit messages to mobile stations, a signal is transmitted via the connection between a base station controller and a base station, which signal goes back to the respective one Transmitter is mirrored. The signal runtime for the signal is then determined and the base station is synchronized with respect to the radio link as a function of the signal runtime.
  • the synchronization is therefore independent of radio contact between different base stations.
  • a GPS receiver is also not required in the base station. Since the synchronization takes place via network-side connections, which are available in any case, the radio transmission can be synchronized independently of the environment of the base station.
  • the mirroring (loop-back mode of a communication technology device) is a measuring method that transmits a received signal back after a short fixed delay in the receiver to the transmitter over the same connection.
  • the receiver recognizes from the signal, e.g. through a special synchronization word, determining the signal and reflecting it back to the transmitter at a port. With little effort, the
  • Signal runtime can be determined.
  • the transmitter and receiver are two components in the network, the connection of which is forces allow measured values with regard to the network-side signal propagation time, which influences the time of radio transmission of the base station.
  • the method can be repeated for different routes of the connections, so that a composite signal delay results.
  • the transmitter is the base station controller that determines the first individual synchronization values for several base stations.
  • the base station controller can thus establish the synchronization already during the message transmission to the base stations. This means that the base stations do not need to be synchronized themselves.
  • the transmitter is the base station that determines a first synchronization value. In this case, each base station synchronizes itself.
  • the transmitter that determines the signal propagation time does not have to match the device that carries out the synchronization.
  • the base station controller can determine the signal runtime and signal individual synchronization values to the base stations, which then set them.
  • the signal runtime is not only influenced by the cable lengths, which differ from the base station controller to the base stations, but also by various electronic devices, such as repeaters. The sum of these influences is recorded by the signal transit time measurement. In order to maintain the synchronization, it is taken into account that the signal propagation time measurement is repeated in the event of changes in the connection between the components and in the case of changes to the components which may result in a changed delay in the signal. The delays during operation may only fluctuate within a certain tolerance range.
  • the message transmission of the radio connections advantageously takes place frame by frame, the synchronization setting the beginning of the frame. In contrast to the previously used mobile radio systems, no phase or chip synchronization is necessary, but only a synchronization of the start of the frame, in order to reduce the interference between transmission and reception, for example in radio communication systems with a TDD subscriber separation method.
  • At least one synchronization instance is provided in the radio communication system.
  • the synchronization instance transmits a signal to base station controllers, base stations and / or mobile switching centers, which is mirrored back to the synchronization instance.
  • This second signal runtime is then determined and the base station controls, base stations and / or mobile switching centers are additionally synchronized as a function of the second signal runtime. This ensures that the network is synchronized even beyond the area of a base station controller.
  • the entire network or at least a sufficiently large sub-area of the network is synchronized step by step.
  • An alternative implementation possibility provides a device for determining a time standard in the base station controls or other network components, so that the synchronization is additionally carried out as a function of the time standard.
  • the additional outlay for the device which can be in GPS receivers, for example, is justifiable, since only a small part of the network components has to be equipped in this way.
  • at least one GPS receiver can be installed per base station system in such a way that there is a clear line of sight to the satellite.
  • the time standard can also be generated using a highly precise clock or the like.
  • FIGS. 1 and 2 show an interference scenario between two neighboring cells in which a TDD transmission method uses the same frequency band
  • FIG. 3 shows a block diagram of a mobile radio system
  • FIGS. 4 and 5 show a schematic representation of the connections between base station controllers and base stations
  • FIG. 7 shows a representation of the mirroring method
  • FIGS. 8 and 9 show a schematic representation of the synchronization beyond a base station system
  • the mobile radio system shown in FIG. 3 as an example of a radio communication system consists of a multiplicity of mobile switching centers MSC which are networked with one another or which provide access to a fixed network PSTN. Furthermore, these mobile switching centers MSC are each connected to at least one base station controller BSC. Each base station controller BSC in turn enables a connection to at least one base station BS. Such a base station BS can establish a connection to further radio stations, for example mobile stations MS or other mobile and stationary terminals, via a radio interface. At least one radio cell Z is formed by each base station BS. In the case of sectorization or hierarchical cell structures, several radio cells Z are also supplied per base station BS. Connections VI, V2, Vk for the transmission of useful information and signaling information between mobile stations MS and a base station BS are shown by way of example in FIG.
  • An operation and maintenance center OMC implements control and maintenance functions for the mobile radio system or for parts thereof.
  • the functionality of this structure can be transferred to other radio communication systems in which the invention can be used, in particular for subscriber access networks with a wireless subscriber line.
  • Base stations that are used as home base stations in the private sector without being affected by radio network planning can also set up connections to mobile stations MS.
  • the home base stations are connected to a landline.
  • the home base stations are not directly connected to a base station controller BSC of the mobile radio network, but are connected to other network components, so that an equivalent synchronization is possible.
  • the frame structure of the radio transmission is from the parallel German patent application of Siemens AG dated April 21, 1998 with the Hn. Traynard and Schindler known as inventors.
  • a TDD subscriber separation method which is provided for asymmetrical data services, can be advantageously implemented in radio communication systems of the 3rd generation, in particular for microcellular and indoor applications.
  • the base stations BS1 to BS3 of a base station system are connected to a base station controller BSC via a ring structure FIG. 4 or a star-shaped structure FIG. 5 connected.
  • the connections are adapted to the geographical and local conditions, which are shown in FIG. 6 differentiate by different cable lengths of the connections and by other devices, eg an amplifier R (repeater). This results in different signal runs Times that lead to an uneven frame start for the transmission of messages via the radio interface.
  • the start of the frame is set individually by synchronization values sl to s3.
  • the synchronization can already be brought about in the base station controller BSC by correspondingly delaying the forwarding of frames to the base stations BS1 to BS3 or only in the base stations BS1 to BS3. In the latter case, the synchronization values sl to s3 are signaled to the base stations BS1 to BS3, unless they have determined them themselves.
  • the synchronization values sl to s3 are determined - see FIG. 7 - with a mirroring method, in which a transmitter sends a signal s, which is a frame synchronization word FSW1 of a PCM30 frame.
  • a signal s which is a frame synchronization word FSW1 of a PCM30 frame.
  • FSW1 frame synchronization word
  • other suitable signals can also be used.
  • the signal s is received at the receiver, recognized as a mirroring signal and mirrored back to the transmitter, the delay at the receiver making up only a previously known or similar value for all receivers. This enables the transmitter to determine the double signal delay 2tau.
  • the double signal transit time 2tau as a measure of the delay in signal transmission in the network forms the starting point for determining the synchronization value sl.
  • the synchronization is carried out by setting an individual delay in the base station controller BSC or in the Base stations BSl to BS3 manufactured. The arrival of the synchronization word FSW is recognized and the frame is then individually delayed before transmission via the radio interface. The other component then has to ensure a fixed and known delay value for the PCM30 frame. This synchronization is carried out during the commissioning of the base stations BS1 to BS3 and, if necessary, also cyclically recurring during operation.
  • a synchronization instance SYNC is implemented in a mobile switching center MSC; more generally expressed in a central component, via which the message transmission to several base station controllers BSC is carried out.
  • the signal propagation times from this central component SYNC to the base station controllers BSC are determined by means of a reflection measurement, as a result of which these different displacements of the start of the frame can also be taken into account during the synchronization.
  • An additional delay is set for a number of base station controllers BSC or base stations BS1 to BS5.
  • a device UTC for determining a time normal.
  • the time standard is derived from a GPS receiver.
  • the base station controller BSC is synchronized depending on the time normal.
  • FIG. 10 shows a sequence of synchronization again. Starting with the sending of a signal sy from a synchronization instance SYNC to a base station controller BSC and the mirroring sy 'back to the synchronization instance
  • a second signal runtime sytau can be determined for this connection and used in the synchronization of the base station controller BSC.
  • a signal s is transmitted between the base station controller BSC and the base station BS and mirrored back to the base station controller BSC s', whereupon the signal delay, i.e. double the value 2tau, and from this a first synchronization value sl is determined.
  • a synchronization of the message transmission of the user data n to the base station BS and thus also of the radio transmission is already carried out in the base station controller BSC.
  • the synchronization value sl is signaled to the base station BS, whereupon the latter synchronizes the transmitted user data n for the subsequent radio transmission.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

In einem Funk-Kommunikationssystem wird über die Verbindung zwischen einer Basisstationssteuerung und einer Basisstation ein Signal übertragen, das zurück zum jeweiligen Sender gespiegelt wird. Anschließend wird eine Bestimmung der Signallaufzeit für das Signal durchgeführt und eine Synchronisation der Basisstation bezüglich der Funkverbindung in Abhängigkeit von der Signallaufzeit durchgeführt. Eine derartige Rahmensynchronisation verringert insbesondere in Mobilfunksystemen mit TDD-Teilnehmerseparierung die Interferenzen zwischen den Mobil- und Basisstationen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Funk-Kommunikationssystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Funk-Kommunikationssystems, insbesondere eines Mobilfunksystems mit TDD-Teilnehmerseparierung.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen (bei- spielsweise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Funkstation (Basisstation bzw. Mobilstation) übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequen- zen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Für zukünftige Mobilfunksysteme mit CDMA- oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren über die Funkschnittstelle, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommu- nication System) oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen.
Zur Teilnehmerseparierung wird z.B. beim GSM-Mobilfunksystem ein Zeitlagenmultiplex (TDMA) Verfahren zur Unterscheidung der Signalquellen verwendet. In einem Zeitschlitz wird ein Funkblock übertragen, der empfangsseitig getrennt von anderen Funkblöcken auswertbar ist. Eine besondere Ausprägung des Zeitlagenmultiplex (TDMA) ist ein TDD-Übertragungsverfahren (time division duplex) , bei dem in einem gemeinsamen Frequenzkanal die Übertragung sowohl in Aufwärtsrichtung, d.h. von der Mobilstation zur Basisstation, als auch in Abwärtsrichtung, d.h. von der Basisstation zur Mobilstation, erfolgt.
Für die dritte Mobilfunkgeneration sind TDD-Ubertragungsver- fahren vorgesehen, siehe dazu z.B. DE 198 10 813 oder DE 198 08 948, die ein kombiniertes TD/CDMA-Übertragungsverfahren nutzen. Die bisher gemachten Überlegungen zum TDD-Übertra- gungsverfahren verkennen die Probleme der gegenseitigen Störungen unterschiedlicher Basisstationen und Mobilstationen, die im gleichen Frequenzband betrieben werden. Für zwei benachbarte Zellen ZI und Z2 mit Basisstationen BS und Mobil- Stationen MS nach FIG. 1 ergeben sich für eine Mobilstation MS, die Signale der ihr zugeordneten Basisstation BS empfängt, besonders starke Interferenzen von einer Mobilstation MS, die sich nahebei in der Nachbarzelle befindet. Dieser Fall ist besonders an den Zellgrenzen kritisch, wobei bei einer homogener Verteilung der Mobilstationen dieser Fall sehr oft auftritt.
So ergeben sich nach FIG. 2 Interferenzen für die Konstellation, daß sich der Sendefall TX einer Mobilstation MS mit dem Empfangsfall RX der anderen Mobilstation MS überlappt. Ein
Umschaltpunkt SP trennt dabei den Sende- TX und den Empfangsfall RX. Für eine rahmenweise Übertragung, wobei ein Rahmen fr mehrere Zeitschlitze umfaßt, sind die Interferenzen proportional mit der Verschiebung des Rahmenbeginns zwischen beiden Zellen ZI, Z2. Starke Interferenzen verursachen Verluste bei der spektralen Effizienz des Funk-Kommunikationssystems .
Aus dem im Deutschland betriebenen Mobilfunknetz C-Netz ist es allgemein bekannt, eine Phasensychronisation durch Abstimmen der Basisstation in Abhängigkeit von Aussendungen einer Master-Basisstation und den geografischen Positionen der Basisstationen durchzuführen. Der Aufwand ist entsprechend groß und steigt bei einer Verdichtung des Funknetzes weiter an. Aus dem Mobilfunknetz nach dem Standard IS-95 ist es bekannt, jede Basisstation BS mit einem GPS-Empfänger auszurüsten und somit das Netz zu synchronisieren. Sobald eine Basisstation Indoor installiert wird, kann sie auf diese Weise nicht synchronisiert werden, da der Funkkontakt zum GPS-Satelliten fehlt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Synchronisation der Funkverbindungen zu ermöglichen, auch wenn die Basisstation innerhalb von Häusern installiert ist. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
In einem Funk-Kommunikationssystem mit mehreren Basisstationssteuerungen, die eine netzseitige Verbindung zwischen Basisstationen und zumindest einer Mobilvermittlungsstelle herstellen, wobei die Basisstationen mittels Funkverbindungen eine Nachrichtenübertragung zu Mobilstationen ermöglichen, wird über die Verbindung zwischen einer Basisstationssteuerung und einer Basisstation ein Signal übertragen, das zurück zum jeweiligen Sender gespiegelt wird. Anschließend wird eine Bestimmung der Signallaufzeit für das Signal durchgeführt und eine Synchronisation der Basisstation bezüglich der Funkverbindung in Abhängigkeit von der Signallaufzeit durchgeführt.
Die Synchronisation ist damit unabhängig von einem Funkkontakt zwischen unterschiedlichen Basisstationen. Auch wird kein GPS-Empfänger in der Basisstation benötigt. Da die Synchronisation über netzseitige Verbindungen erfolgt, die in jedem Fall zur Verfügung stehen, kann eine Synchronisation der Funkübertragung unabhängig von der Umgebung der Basisstation vorgenommen werden.
Die Spiegelung (loop-back Modus einer kommunikationstechnischen Vorrichtung) ist ein Meßverfahren, das ein empfangenes Signal nach kurzer feststehender Verzögerung im Empfänger an den Sender über die gleiche Verbindung zurücküberträgt. Der Empfänger erkennt anhand des Signals, z.B. durch ein spezielles Synchronisationswort, die Bestimmung des Signals und reflektiert es an einem Port zurück zum Sender. Mit wenig Aufwand kann ohne daß Vorhandensein einer Zeitnormale die
Signallaufzeit bestimmt werden. Sender und Empfänger sind für das Verfahren zwei Komponenten im Netz, deren Verbindung aus- sagekräfte Meßwerte bezüglich der netzseitigen Signallaufzeit zuläßt, die den Zeitpunkt der Funkübertragung der Basisstation beeinflußt. Bei baumartig strukturierten Netzen kann das Verfahren für unterschiedliche Wegstrecken der Verbindungen wiederholt werden, so daß sich eine zusammengesetzte Signallaufzeit ergibt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Sender die Basisstationssteuerung, die erste individuelle Synchronisationswerte für mehrere Basisstationen bestimmt. Somit kann die Basisstationssteuerung die Synchronisation bereits bei der Nachrichtenübertragung zu den Basisstationen herstellen. Damit brauchen die Basisstationen nicht selbst synchronisiert werden. Alternativ ist es möglich, daß der Sender die Basisstation ist, die einen ersten Synchronisationswert bestimmt. In diesem Fall synchronisiert sich jede Basisstation selbst. Es ist jedoch anzumerken, daß der Sender, der die Signallaufzeit bestimmt, nicht mit der Einrichtung übereinstimmen muß, die die Synchronisation vornimmt. So kann beispielsweise die Basisstationssteuerung die Signallaufzeit bestimmen und individuelle Synchronisationswerte den Basisstationen signalisieren, die diese daraufhin einstellen.
Die Signallaufzeit ist nicht nur durch die Kabellängen, die von der Basisstationssteuerung zu den Basisstationen unterschiedlich ist, sondern auch durch diverse elektronische Einrichtungen, wie z.B. Repeater, beeinflußt. Die Summe dieser Einflüsse wird durch die Signallaufzeitmessung erfaßt. Für die Aufrechterhaltung der Synchronisation wird berücksich- tigt, daß bei Veränderungen der Verbindung zwischen den Komponenten und bei Veränderungen an den Komponenten, die u.U. eine veränderte Verzögerung des Signals mit sich bringen, die Signallaufzeitmessung wiederholt wird. Die Verzögerungen während des Betriebes dürfen nur in einem gewissen Toleranz- bereich schwanken. Vorteilhafterweise erfolgt die Nachrichtenübertragung der - Funkverbindungen rahmenweise, wobei die Synchronisation den Rahmenbeginn einstellt. Es ist also im Gegensatz zu den bisher eingesetzten Mobilfunksystemen keine Phasen- oder Chipsynchronisation nötig, sondern lediglich eine Synchronisation des Rahmenbeginns, um beispielsweise in Funk-Kommunikationssystemen mit einem TDD-Teilnehmerseparierungsver- fahren die Interferenzen zwischen Sende- und Empfangsfall zu reduzieren.
Nach einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung ist im Funk-Kommunikationssystem zumindest eine Synchronisationsinstanz vorgesehen. Die Synchronisationsinstanz überträgt an Basisstationssteuerungen, Basisstationen und/oder Mobilver- mittlungsstellen ein Signal, das zurück zur Synchronisationsinstanz gespiegelt wird. Es wird daraufhin eine Bestimmung dieser zweiten Signallaufzeit durchgeführt und eine Synchronisation der Basisstationssteuerungen, Basisstationen und/ oder Mobilvermittlungsstellen zusätzlich in Abhängigkeit von der zweiten Signallaufzeit durchgeführt. Damit wird erreicht, daß auch über den Bereich einer Basisstationssteuerung hinaus, das Netz synchronisiert ist. Indem eine hierarchische Synchronisation von einer zentralen Komponente bis zu den Basisstationen durchgeführt wird, ist schrittweise das gesa - te Netz oder zumindest ein ausreichend großer Teilbereich des Netzes synchronisiert.
Eine alternative Realisierungsmöglichkeit sieht eine Einrichtung zur Bestimmung einer Zeitnormalen in den Basisstations- Steuerungen oder anderen Netzkomponenten vor, so daß die Synchronisation zusätzlich in Abhängigkeit von der Zeitnormalen durchgeführt wird. Der Mehraufwand für die Einrichtung, die beispielsweise in GPS-Empfänger sein kann, ist vertretbar, da nur ein geringer Teil der Netzkomponenten derartig ausge- rüstet werden muß. Selbst bei Indoor-eingesetzten Basisstationen kann zumindest ein GPS-Empfänger pro Basisstationssystem derart montiert werden, daß eine freie Sichtverbindung zum Satelliten vorliegt. Die Zeitnormale kann jedoch auch über eine hochgenaue Uhr o.a. erzeugt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert .
Dabei zeigen
FIG 1 und 2 ein Interferenzszenario zwischen zwei benachbarten Zellen, in denen ein TDD-Übertragungsver- fahren das gleiche Frequenzband nutzt, FIG 3 ein Blockschaltbild eines Mobilfunksystems, FIG 4 und 5 eine schematische Darstellung der Verbindungen zwischen Basisstationscontroller und Basisstationen,
FIG 6 eine schematische Darstellung der unterschiedlichen
Verzögerungen bei der Nachrichtenübertragung, FIG 7 eine Darstellung des Spiegelungsverfahrens, FIG 8 und 9 eine schematische Darstellung der Synchronisation über ein Basisstationssystem hinaus, und
FIG 10 ein Ablaufdiagramm der Synchronisation.
Das in FIG 3 dargestellte Mobilfunksystem als Beispiel eines Funk-Kommunikationssystems besteht aus einer Vielzahl von Mo- bilvermittlungsstellen MSC, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einem Basisstationscontroller BSC verbunden. Jeder Basisstationscontroller BSC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS . Eine solche Basisstation BS kann über eine Funkschnittstelle eine Verbindung zu weiteren Funkstationen, z.B. Mobilstationen MS oder anderweitigen mobilen und stationären Endgeräten aufbauen. Durch jede Basisstation BS wird zumindest eine Funkzelle Z gebildet. Bei einer Sektorisierung oder bei hierarchischen Zellstrukturen werden pro Basisstation BS auch mehrere Funkzellen Z versorgt. In FIG 3 sind beispielhaft Verbindungen VI, V2, Vk zur Übertragung von Nutzinformationen und Signalisierungsinforma- tionen zwischen Mobilstationen MS und einer Basisstation BS dargestellt.
Ein Operations- und Wartungszentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunksystem bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfindung zum Einsatz kommen kann, insbesondere für Teilnehmerzugangsnetze mit drahtlosem Teilnehmeranschluß. Auch Basisstationen, die als Heimbasisstationen im privaten Bereich eingesetzt sind, ohne von der Funknetzplanung betroffen zu sein, können Verbindungen zu Mobilstationen MS aufbauen.
Diese Heimbasisstationen sind an ein Festnetz angeschlossen. Die Heimbasisstationen sind nicht direkt mit einem Basis- stastionscontroller BSC des Mobilfunknetzes verbunden, dafür jedoch mit anderen Netzkomponenten, so daß eine äquivalente Synchronisation möglich ist.
Die Rahmenstruktur der Funkübertragung ist aus der parallelen deutschen Patentanmeldung der Siemens AG vom 21.4.1998 mit den Hn. Traynard und Schindler als Erfinder bekannt. Ein TDD- Teilnehmerseparierungsverfahren, das für asymmetrische Datendienste vorgesehen ist, läßt sich in Funk-Kommunikationssystemen der 3. Generation insbesondere für mikrozellulare und Indoor-Anwendungen vorteilhaft implementieren.
Die Basisstationen BS1 bis BS3 eines Basisstationssystems sind mit einem Basisstationscontroller BSC über eine Ringstruktur FIG. 4 oder eine sternförmige Struktur FIG. 5 verbunden. Die Verbindungen sind den geografischen und örtlichen Gegebenheiten angepaßt, die sich gemäß FIG. 6 durch unter- schiedliche Kabellängen der Verbindungen und durch weitere Einrichtungen, z.B. einen Verstärker R (Repeater) , unterscheiden. Daraus ergeben sich unterschiedliche Signallauf- Zeiten, die für die Nachrichtenübertragung über die Funk- - Schnittstelle zu einem ungleichmäßigen Rahmenbeginn führen.
Der Rahmenbeginn wird durch Synchronisationswerte sl bis s3 individuell eingestellt. Die Synchronisation kann dabei bereits im Basisstationscontroller BSC durch entsprechendes individuelles Verzögern der Weiterleitung von Rahmen an die Basisstationen BSl bis BS3 oder erst in den Basisstationen BSl bis BS3 herbeigeführt werden. Im letzteren Fall werden den Basisstationen BSl bis BS3 die Synchronisationswerte sl bis s3 signalisiert, sofern sie diese nicht selbst bestimmt haben.
Die Bestimmung der Synchronisationswerte sl bis s3 erfolgt - siehe FIG. 7 - mit einem Spiegelungsverfahren, bei dem ein Sender ein Signal s, das ein Rahmensynchronisationswort FSW1 eines PCM30-Rahmens ist, sendet. Es können jedoch auch andere geeignete Signale verwendet werden. Das Signal s wird beim Empfänger empfangen, als Spiegelungssignal erkannt und zurück zum Sender gespiegelt, wobei die Verzögerung beim Empfänger nur einen vorbekannten oder bei allen Empfängern ähnlichen Wert ausmacht. Damit ist es dem Sender möglich, die doppelte Signallaufzeit 2tau zu bestimmen. Die doppelte Signallaufzeit 2tau als Maß der Verzögerung der Signalübertragung im Netz bildet den Ausgangspunkt für die Bestimmung des Synchronisationswertes sl.
Ist der Sender der Basisstationscontroller BSC, so wird die längste Signallaufzeit taumax=2tau/2 als Basis für die Be- Stimmung der individuellen Synchronisationswerte si = sl bis s3 für die Basisstation i entsprechend si=taumax-tauι genutzt.
Für die Übertragung von Nutzdaten n, deren PCM30-Rahmen wiederum ein Synchronisationswort FSW enthalten, wird die Synchronisation durch Einstellen einer individuellen Verzögerung bei dem Basisstationscontroller BSC oder bei den Basisstationen BSl bis BS3 hergestellt. Es wird das Eintreffen des Synchronisationswort FSW erkannt und daraufhin der Rahmen vor dem Senden über die Funkschnittstelle jeweils individuell verzögert. Die jeweils andere Komponente hat dann einen festen und vorbekannten Verzögerungswert für die PCM30- Rahmen zu gewährleisten. Diese Synchronisation wird während der Inbetriebnahme der Basisstationen BSl bis BS3 und bei Bedarf auch zyklisch wiederkehrend während des Betriebs durchgeführt.
Zur Synchronisation der Nachrichtenübertragung über die Grenzen der Funkversorgung eines Basisstationssystems hinaus werden die Verfahren nach FIG. 8 oder 9 eingesetzt. Dies gilt auch netzübergreifend für unabhängig oder kooperierend be- triebene Funk-Kommunikationssysteme.
Nach FIG. 8 wird eine Synchronisationsinstanz SYNC in einer Mobilvermittelungsstelle MSC implementiert; allgemeiner ausgedrückt in einer zentralen Komponente, über die die Nach- richtenübertragung zu mehreren Basisstationscontrollern BSC durchgeführt wird. Wiederum werden durch eine Spiegelungsmessung die Signallaufzeiten von dieser zentralen Komponente SYNC zu den Basisstationscontrollern BSC bestimmt, wodurch auch diese unterschiedlichen Verschiebungen des Rahmensbe- ginns bei der Synchronisation berücksichtigt werden können. Bei einer Anzahl von Basisstationscontrollern BSC oder Basisstationen BSl bis BS5 wird eine zusätzliche Verzögerung eingestellt.
Alternativ oder zusätzlich dazu ist in einigen Komponenten, nach FIG. 9 in den Basisstationscontrollern BSC, eine Einrichtung UTC zur Bestimmung einer Zeitnormalen vorgesehen. Die Zeitnormale wird von einen GPS-Empfänger abgeleitet. Der Basisstationscontroller BSC wird in Abhängigkeit von der Zeitnormalen synchronisiert. Mittels dieser Zeitnormalen, in Zusammenhang mit dem Spiegelungsverfahren, und durch das Herausrechnung der Laufzeiten kann eingestellt werden, daß alle Basisstationen BSl bis BS3 rahmensynchronisiert sind, - wodurch die Interferenzen und die damit verbundenen Einbußen bei der spektralen Effizienz des Funk-Kommunikationssystem verringert werden. Dies gilt insbesondere bei unabhängig voneinander betriebenen Funk-Kommunikationssystemen.
FIG. 10 zeigt noch einmal einen Ablauf der Synchronisation. Beginnend mit dem Senden eines Signals sy von einer Synchronisationsinstanz SYNC an einen Basisstationscontroller BSC und der Spiegelung sy' zurück zur Synchronisationsinstanz
SYNC kann eine zweite Signallaufzeit sytau für diese Verbindung bestimmt und bei der Synchronisation des Basisstationscontrollers BSC verwendet werden.
Daraufhin wird zwischen dem Basisstationscontroller BSC und der Basisstation BS ein Signal s übertragen und zurück zum Basisstationscontroller BSC gespiegelt s', worauf dieser die Signallaufzeit, d.h. den doppelten Wert 2tau, und daraus einen ersten Synchronisationswert sl bestimmt.
Nach Variante a) wird bereits im Basisstationscontroller BSC eine Synchronisation der Nachrichtenübertragung der Nutzdaten n zur Basisstation BS und damit auch der Funkübertragung durchgeführt. Nach Variante b) wird der Synchronisationswert sl der Basisstation BS signalisiert, worauf diese die übertragenen Nutzdaten n für die anschließende Funkübertragung synchronisiert .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Funk-Kommunikationssystems, bei dem - mehrere Basisstationen (BSl bis BS5) vorgesehen sind, die mittels Funkverbindungen eine Nachrichtenübertragung zu
Mobilstationen (MS) ermöglichen,
- mehrere Basisstationssteuerungen (BSC) eine netzseitige Verbindung zwischen den Basisstationen (BSl bis BS5) und zumindest einer Mobilvermittlungsstelle (MSC) herstellen,
- über die Verbindung zwischen einer Basisstationssteuerung
(BSC) und einer Basisstation (BSl) ein Signal (s, s' ) übertragen wird, das zurück zum jeweiligen Sender (BS, BSC) gespiegelt wird, - eine Bestimmung der Signallaufzeit (2tau) für das Signal (s, s' ) durchgeführt wird, und
- eine Synchronisation der Basisstationen (BSl bis BS5) bezüglich der Funkverbindung in Abhängigkeit von der Signallaufzeit (2tau) durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Sender die Basisstationssteuerung (BSC) ist, die erste individuelle Synchronisationswerte (sl bis s3) für mehrere Basisstationen (BSl bis BS3) bestimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Basisstationssteuerung (BSC) die Synchronisation bereits bei der Nachrichtenübertragung zu den Basisstationen herstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Sender die Basisstation (BSl) ist, die einen ersten Synchronisationswert (sl) bestimmt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Nachrichtenübertragung der Funkverbindungen rahmenweise erfolgt und die Synchronisation den Rahmenbeginn einstellt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
- im Funk-Kommunikationssystem zumindest eine Synchronisa- tionsinstanz (SYNC) vorgesehen ist, die an Basisstations- Steuerungen (BSC) , Basisstationen (BSl bis BS7) und/oder Mobilvermittlungsstellen (MSC) ein Signal (sy, sy') überträgt, das zurück zur Synchronisationsinstanz (SYNC) gespiegelt wird,
- eine Bestimmung einer zweiten Signallaufzeit (sytau) für dieses Signal (sy, sy' ) durchgeführt wird, und
- eine Synchronisation der Basisstationssteuerungen (BSC) , Basisstation (BSl bis BS5) und/oder Mobilvermittlungsstellen (MSC) zusätzlich in Abhängigkeit von der zweiten Signallaufzeit (sytau) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Basisstationssteuerungen (BSC) eine Einrichtung (UTC) zur Bestimmung einer Zeitnormalen vorsehen, und die Synchronisation zusätzlich in Abhängigkeit von der Zeit- normalen durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Anspruch, bei dem die Nachrichtenübertragung mittels eines TDD-Teilnehmerse- parierungsverfahrens erfolgt.
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