WO2000055991A1 - Method for synchronizing base stations of a radio communications system - Google Patents

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WO2000055991A1
WO2000055991A1 PCT/DE2000/000785 DE0000785W WO0055991A1 WO 2000055991 A1 WO2000055991 A1 WO 2000055991A1 DE 0000785 W DE0000785 W DE 0000785W WO 0055991 A1 WO0055991 A1 WO 0055991A1
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WO
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synchronization
base station
ebs
synchronization sequence
base stations
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PCT/DE2000/000785
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Toplica Pacic
Markus Dillinger
Gerald Ostermayer
Jürgen Schindler
Peter Slanina
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
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    • 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
    • H04W56/007—Open loop measurement
    • H04W56/0075—Open loop measurement based on arrival time vs. expected arrival time
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    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/16—Interfaces between hierarchically similar devices
    • H04W92/20—Interfaces between hierarchically similar devices between access points

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for transmitting power control in a radio communication system, in particular in a mobile radio system.
  • radio communication systems information (for example voice, picture information or other data) is transmitted with the aid of electromagnetic waves via a radio interface.
  • the radio interface relates to a connection between a base station and subscriber stations, where the subscriber stations can be mobile stations or fixed radio stations.
  • 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.
  • Two modes are provided for the third mobile radio generation, one mode being FDD operation (frequency division duplex), see ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, dated August 25, 1998, and the other mode a TDD operation (time division duplex), see DE 198 27 700.
  • the operating modes are used in different frequency bands and each use time slots.
  • the invention has for its object to provide a method for the synchronization of base stations, the one decentralized and self-regulating synchronization with little effort. This object is achieved by the method having the features of claim 1. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims.
  • the inventive method according to the features of claim 1 advantageously allows synchronization of neighboring base stations of a radio communication system.
  • the base stations can in each case synchronize themselves by means of the base station synchronization sequences according to the invention transmitted by further base stations, as a result of which a homogeneous time base is created and interference interference is advantageously reduced.
  • no additional physical connections to the network and a hierarchical structure for synchronization are advantageously required.
  • the base station synchronization sequence can be integrated m the signaling of the known synchronization channel in a simple manner, whereby a low technical outlay is achieved.
  • the synchronization sequences are transmitted according to a further development of the invention in m time slots, in which information of a general organization channel is additionally transmitted. This means that only a small number of time slots in the downward direction have to be kept ready. The degree of freedom of the asymmetry of both transmission directions in the TDD mode is hardly restricted.
  • further information is advantageously transmitted by a choice of the synchronization sequences and / or their sequence.
  • the further information relates, for example, to a frame synchronization, middle messages used by the base station, spreading codes or general codes, or information on the configuration of the general organizational channel.
  • a high coding gain is achieved if the coding of the further information extends over several time slots due to the choice and / or sequence of the synchronization sequences.
  • the synchronization sequence and / or the base station synchronization sequence are unmodulated orthogonal gold codes. This means that the synchronization process can be used for both TDD and FDD mode. According to the invention, the interference of the synchronization channel on the other connections is reduced in the FDD mode.
  • the synchronization method is also suitable for radio communication systems in which the time slots are part of a TDD transmission scheme with broadband channels. Several time slots per frame can also be used for synchronization. For multimode subscriber stations, parts of the detection device can thus be used for both modes.
  • the accuracy of the synchronization is improved in accordance with further developments if the base station evaluates the base station synchronization sequences of as large a number of adjacent further base stations as possible. Since a base station is generally surrounded by a large number of further base stations, the synchronicity with all these base stations is thus established.
  • the synchronization is advantageously carried out on the basis of averaging reception times of the base station synchronization sequences of a plurality of base stations. This will relative shift in the transmission times of base stations in an area to a low tolerable value. With this averaging it can be provided that a different weighting of the reception times with regard to different base stations is taken into account. For example, a high reception level m usually means an adjacent base station at a short distance or with a particularly large store flow, so that synchronization is particularly important for the relationship with this base station. The weighting factor is therefore large for their signal.
  • the number of information elements of the base station synchronization sequence is chosen to be larger than the number of information elements of the synchronization sequence that are used to synchronize the subscriber stations.
  • the base station synchronization sequence is selected such that it has no correlation with the synchronization sequence for the synchronization of subscriber stations, since subscriber stations establishing a communication connection, for example, would otherwise have been synchronized to an incorrect time reference.
  • the base station synchronization sequence is multiplexed with the synchronization sequence, the time cycle corresponding to a further embodiment being larger than the time cycle the synchronization sequence is selected.
  • the multiplication advantageously reduces the signaling load, the base station synchronization sequence being transmitted, for example, only in every 50th to 100th time frame. This large periodicity is sufficient in comparison to the periodicity of the synchronization sequence that is sent in each time frame, since the synchronicity of the base stations changes during this period only by a maximum tolerable time offset. As a result, the service quality for the subscriber stations is advantageously only slightly deteriorated.
  • the periodicity of the base station synchronization sequence can be signaled, for example, in the general organization channel, so that a misinterpretation by the subscriber stations is also excluded.
  • the base stations of each base station can be assigned a different point in time, for example a respective time frame, or an individual base station synchronization sequence for each base station.
  • the individual base station synchronization sequences can be derived from a common base sequence in accordance with the known synchronization sequences, as a result of which good correlation behavior can be achieved.
  • the simultaneous transmission of the base station synchronization sequences advantageously enables the base station to be synchronized quickly.
  • An application of the method according to the invention is particularly advantageous in radio communication systems with TDD transmission methods if, for example, individual time slots of a frame for the up or down direction of different Ba- stations are used.
  • the base stations in the same frequency band can evaluate the transmissions from the other base stations with the existing receivers. No additional hardware is required.
  • a broadband frequency band is provided for the UMTS mobile radio system, signals transmitted simultaneously within the frequency band differing on the basis of a spreading code that is specific to the connection.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a radio communication system, in particular a mobile radio system
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an FDD radio interface between a base station and subscriber stations
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a TDD radio interface
  • FIG. 4 shows an exemplary multiplexing of synchronization sequences 5 shows an exemplary structure of a synchronization channel.
  • the mobile radio system shown in FIG. 1 as an example of a radio communication system consists of a large number 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 device RNM for allocating radio resources. Each of these devices RNM in turn enables a connection to at least one base station BS. Such a base station BS can be Interface a connection to other radio stations, e.g.
  • At least one radio cell is formed by each base station BS. In the case of sectorization or hierarchical cell structures, several radio cells are also supplied per base station BS.
  • the OMC operations and maintenance center 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 to which the invention can be used, in particular for subscriber access networks with a wireless subscriber connection.
  • FIG. 2 schematically shows the radio transmission in FDD mode in the downward direction from the base station to the subscriber stations, with how m ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, from August 25, 1998, Fig. 9, a frame structure is assumed.
  • E superframe contains 72 frames frl, fr2, .. fr ⁇ , .. fr72, each individual frame comprising 16 time slots tsl, ts2, .., tsi, .., tsl 6.
  • Different channels SCH, DPCH, CCPCH are offered in parallel within a time slot tsi, the information of the channels SCH, DPCH, CCPCH differing in the spreading with individual spreading codes.
  • a first control channel CCPCH with a fixed data rate which contains a pilot sequence pilot consisting of 8 bits, which is followed by a data part data.
  • the pilot sequence pilot is used for channel estimation.
  • a physical channel DPCH assigned to a subscriber consists of a control channel DPCCH and a data channel DPDCH.
  • the former contains a pilot sequence pilot, information on the power control TPC and information on the service combination TFI.
  • the latter contains spread data.
  • a synchronization channel SCH synchronization sequences cp it are sent with a known signal form, which serve the subscriber stations as a reference for a time synchronization. With this FDD transmission method, the frequency bands for the upward direction and the downward direction are separated.
  • the frame structure of the radio transmission in TDD mode can be seen from FIG. 3.
  • a TDMA component ti e di-Vision multiple access
  • a division of a broadband frequency range is provided for a plurality of time slots ts of the same duration, for example 16 time slots tsO to tsl5, which form a time frame fr.
  • E frequency band extends over a frequency range B.
  • Some of the time slots are used in the downward direction DL and some of the time slots are used in the upward direction UL.
  • An asymmetry ratio of 3: 1 in favor of the downward direction DL is shown as an example.
  • the frequency band B for the upward direction UL corresponds to the frequency band B for the downward direction DL.
  • the same is repeated for other carrier frequencies.
  • the data d are spread individually for each connection with a fine structure, a spreading code c, so that, for example, n connections can be separated at the receiving end by this CDMA component (code division multiple access).
  • the spreading of individual symbols of the data d causes that within the symbol duration T Syrn Q
  • Chips of the duration T c ⁇ p are transmitted.
  • the Q chips form the connection-specific spreading code c.
  • the parameters of the radio interface used for both transmission modes are advantageously: Chip rate: 4,096 Mcps frame duration: 10 ms
  • Duration of a time slot 625 ⁇ s chips per time slot: 2560 spreading factor: variable Modulation type: QPSK
  • the document ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, dated August 25, 1998 two synchronization sequences cp, it is sent in each time slot ts of the FDD radio interface parts.
  • the first synchronization sequence cp consists of an unmodulated orthogonal gold code with a length of 256 chips and is transmitted in each time slot ts.
  • the first synchronization sequence cp is the same for all base stations BS and coincides with the start of the general organization channel BCCH.
  • the second synchronization sequence also consists of an unmodulated orthogonal gold code with a length of 256 chips.
  • the second synchronization sequence it is sent in parallel to the first synchronization sequence cp and can be re-selected from time slot to time slot.
  • the coding gain is large in number of possibilities, so that the synchronization sequences cp, for example, can also be sent with lower power.
  • the synchronization sequences cp, es are transmitted in the two time slots tsO, ts8 of the synchronization channel SCH, downward direction DL, for example a time separation of the synchronization sequences cp, es within the time slots ts economic use of radio resources is possible.
  • the described synchronization channel SCH is used for mutual synchronization of neighboring base stations BS1, BS2, BS3, as shown in FIG. 1 by way of example.
  • the base stations BS1, BS2, BS3 periodically send respective time slots ts, like the time slots tsO and ts8 according to FIG. 4 m, a base station synchronization sequence ebs.
  • This base station synchronization sequence ebs sent for example by the base station BS1, is received by the respectively adjacent further base stations BS2, BS3 and the time positions of the sequences ebs are evaluated.
  • the respective time position, possibly weighted with a weighting factor, of the base station synchronization sequence ebs is compared with one another, and the base station BS 'own synchronization is controlled in relation to the received sequences ebs.
  • each base station BS1, BS2, BS3 forms a radio cell.
  • the size of the radio cell is generally determined by the range of the general organization channel BCCH, which is transmitted by the base stations BS1, BS2, BS3, each with a maximum transmission power.
  • the base stations BS1 to BS3 are either the same
  • the radiation diagrams of the base stations BS1, BS2, BS3 and thus their radio cells thus overlap at least partially.
  • the arrangement of the base stations BS1, BS2, BS3 shown together with a division of the time slots ts between the three base stations BSl, BS2, BS3 leads to very high demands on the synchronization, since the transmissions from the base stations BS1 to BS3 do not occur at any location Radio cells should overlap unintentionally.
  • the synchronization of the neighboring base stations BS1, BS2, BS3 via the radio interface is carried out by constantly repeating sending, receiving, measuring and evaluating the time difference between the neighboring base stations involved until the time difference is eliminated by adapting the transmission times and synchronicity is achieved.
  • the number of chips in the base station synchronization sequence ebs is increased in comparison to the synchronization sequences cp, according to the invention.
  • the base station synchronization sequence ebs instead of a sequence of 256 chips, which consists of a combination of 16 existing gold code sequences with 16 chips each, the base station synchronization sequence ebs, for example, has a 2048 chip higher number of chips, corresponding to a factor of 8.
  • the base station synchronization sequence ebs can be formed in the same way as the synchronization sequences cp, using a gold code.
  • the extension of the sequence by a factor of 8 means an effective process gain when receiving the sequence m neighboring base station, so that the effective range of the
  • Base station synchronization sequence ebs is significantly increased. This process gain is approx. 10 odB compared to one
  • the base station synchronization sequences ebs of the respective base stations BS1, BS2, BS3 can be derived, for example, from a common base sequence, they must also have good mutual correlation properties, so that the base station BSl e enables simultaneous reception of all base station synchronization sequences ebs of the respectively adjacent further base stations BS2, BS3 becomes.
  • the choice of the base sequence and the base station synchronization sequences ebs derived therefrom can take place in such a way that a misinterpretation or confusion by a subscriber station MS with a synchronization sequence cp is prevented since this would lead to incorrect synchronization of the subscriber station MS.
  • the base station synchronization sequence ebs is time-multiplexed with the synchronization sequences cp, it for the synchronization of the subscriber stations MS, as indicated symbolically in FIG. 3.
  • this periodicity is sufficient for the synchronization of the base stations BS1, BS2, BS3 if the generation of the time base in the base stations BS1, BS2, BS3 is sufficiently precise technical means such as local oscillators
  • the periodicity with which the base station synchronization sequence ebs is sent can advantageously be signaled to the general organizational channel BCCH by the base stations BS1, BS2, BS3, so that the subscriber stations MS are shown the time frame for which the synchronization channel SCH is not available to them may use their own synchronization.
  • the synchronization method according to the invention is based on the simultaneity of the transmission of the base station synchronization sequences ebs, but can e.g. can be modified by additional offset values in such a way that a constant, rigid time shift is achieved between the transmission times of two base stations BS2, BS3.
  • This is particularly advantageous if different cell sizes are to be supplied by the base stations and m predeterminable zones, for example the transition between the two cells (important for handover), are to receive the transmissions from the further base stations BS2, BS3 simultaneously at the location of the base station BS1. If the cell edge is not exactly in the middle between the base stations and thus the respective distance is different, the offset is used to adapt to the real transmission time.

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Abstract

According to the invention, at least one synchronization sequence for synchronizing subscriber stations is cyclically transmitted from base stations in a synchronization channel. In addition, at least one base station synchronization sequence is cyclically transmitted from the base stations in the synchronization channel. The base station synchronization sequences of at least two additional adjacent base stations are received by a respective base station and are taken into consideration for the synchronization.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Synchronisation von Basisstationen eines Funk- KommunikationsSystemsProcedure for the synchronization of base stations of a radio communication system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Sendeleistungsregelung m einem Funk-Kommunikationssystem, insbesondere m einem Mobilfunksystem.The invention relates to a method and an arrangement for transmitting power control in a radio communication system, in particular in a mobile radio system.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildmformation oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnitt- stelle übertragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbindung zwischen einer Basisstation und Teilnehmer- Stationen, wobei die Teilnehmerstationen Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Tragerfrequenzen, die m dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Für zukunftige Funk-Kommunikationssysteme, beispiels- weise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen.In radio communication systems, information (for example voice, picture information or other data) is transmitted with the aid of electromagnetic waves via a radio interface. The radio interface relates to a connection between a base station and subscriber stations, where the subscriber stations can be mobile stations or fixed radio stations. The electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies that lie in the frequency band provided for the respective system. For future radio communication systems, for example the UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) or other 3rd generation systems, frequencies in the frequency band of approx. 2000 MHz are provided.
Wie m der DE 198 18325 und m der EP 98 107 763 offenbart ist, ist bei einem TDD-Ubertragungsverfahren (time division duplex) eine Synchronitat zwischen den Basisstation vonnoten, um Interferenzen zu minimieren. In der EP 98 107 763 ist beispielsweise angeben, daß sich die Basisstationen im Sinne eines Schneeballprinzips nacheinander an einer zuvor synchroni- sierten Basisstation orientieren und ihre Sendezeitpunkte danach ausrichten. Aus dem m Deutschland betriebenen C-Netz ist es ferner bekannt, eine zentrale Basisstation als Zeitreferenz zu nutzen, auf die sich umliegende Basisstationen standig synchronisieren können. Bei diesen Verfahren ist eine zentrale Kontrolle bzw. Auslosung der Synchronisation notwen- dig, die entsprechend überwacht werden muß. Der Aufwand ist entsprechend groß und steigt bei einer Verdichtung des Funk-As disclosed in DE 198 18325 and EP 98 107 763, in a TDD transmission method (time division duplex), synchronicity between the base stations is of note in order to minimize interference. In EP 98 107 763 it is stated, for example, that the base stations orient themselves one after the other in the sense of a snowball principle at a previously synchronized base station and align their transmission times accordingly. From the C network operated in Germany, it is also known to use a central base station as a time reference, to which surrounding base stations can constantly synchronize. A central control or triggering of the synchronization is necessary with these methods. dig, which must be monitored accordingly. The effort is correspondingly large and increases when the radio
Kommunikationssystems weiter an.Communication system continues.
Weitere Synchronisationsverfahren sehen hochstabile Zeitreferenzen in den Basisstationen vor, z.B. hochstabile Oszillatoren oder GPS-Empfanger (global positionmg system) . Diese Mittel sind jedoch sehr aufwendig und müssen m jeder Basis- station lokal vorgehalten werden. Bei der Nutzung des GPS- Systems kann zudem eine m geschlossenen Räumen installierte Basisstation nicht synchronisiert werden, da der Funkkontakt zum GPS-Satelliten fehlt.Other synchronization methods provide highly stable time references in the base stations, e.g. highly stable oscillators or GPS receivers (global positionmg system). However, these resources are very complex and must be kept locally in each base station. When using the GPS system, a base station installed in closed rooms cannot be synchronized because there is no radio contact with the GPS satellite.
Für die dritte Mobilfunkgeneration sind zwei Modi vorgesehen, wobei ein Modus einen FDD-Betrieb (frequency division dup- lex) , siehe ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, vom 25.8.1998, und der andere Modus einen TDD-Betrieb (time division duplex) , siehe DE 198 27 700, bezeichnet. Die Betriebsarten finden m unterschiedlichen Frequenzbandern ihre Anwendung und verwenden jeweils Zeitschlitze .Two modes are provided for the third mobile radio generation, one mode being FDD operation (frequency division duplex), see ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, dated August 25, 1998, and the other mode a TDD operation (time division duplex), see DE 198 27 700. The operating modes are used in different frequency bands and each use time slots.
Aus ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tαoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, vom 25.8.1998, ist m den Kapiteln 2.3.3.2.3 und 6.3 für den FDD- Modus ein Synchronisationsverfahren zur Synchronisation von Teilnehmerstationen beschrieben, das Synchronisationssequenzen nutzt, die m jedem Zeitschlitz (slot) gesendet werden. Damit ist eine Synchronisation der Teilnehmerstationen auf den Beginn des Zeitschlitzes möglich. Durch die Abfolge der Aussendungen einer zweiten Synchronisationssequenz wird sig- nalisiert, welche Kodegruppe (scramblmg code) von der Basisstation verwendet wird. Weiterhin ist davon auch der Rahmenbeginn ableitbar.From ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tαoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, dated 25.8.1998, chapters 2.3.3.2.3 and 6.3 for FDD mode describe a synchronization procedure for the synchronization of subscriber stations that uses synchronization sequences, which are sent every time slot. This enables the subscriber stations to be synchronized with the start of the time slot. The sequence of transmissions of a second synchronization sequence signals which code group (scramblmg code) is used by the base station. The beginning of the frame can also be derived from this.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Sychronisation von Basisstationen anzugeben, das eine dezentrale und selbstregelnde Synchronisation mit einem geringen Aufwand ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteranspruchen zu entnehmen.The invention has for its object to provide a method for the synchronization of base stations, the one decentralized and self-regulating synchronization with little effort. This object is achieved by the method having the features of claim 1. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims.
Das erfmdungsgemaße Verfahren entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ermöglicht vorteilhaft eine Synchronisierung von benachbarten Basisstationen eines Funk-Kommunikatι- onssystems. Hierbei können sich die Basisstationen jeweils mittels der von weiteren Basisstationen gesendeten erfin- dungsgemaßen Basisstationssynchronisationssequenzen synchronisieren, wodurch eine homogene Zeitbasis entsteht und vorteilhaft Interferenzstorungen verringert werden. Hierzu sind vorteilhaft keine zusätzlichen physikalischen Verbindungen zum Netz und ein Aufbau einer hierarchischen Struktur zur Synchronisation erforderlich. Die Basisstationssynchronisati- onssequenz kann m einfacher Weise m die Signalisierung des bekannten Synchronisierungskanals eingebunden werden, wodurch ein geringer technischer Aufwand erreicht wird.The inventive method according to the features of claim 1 advantageously allows synchronization of neighboring base stations of a radio communication system. In this case, the base stations can in each case synchronize themselves by means of the base station synchronization sequences according to the invention transmitted by further base stations, as a result of which a homogeneous time base is created and interference interference is advantageously reduced. For this purpose, no additional physical connections to the network and a hierarchical structure for synchronization are advantageously required. The base station synchronization sequence can be integrated m the signaling of the known synchronization channel in a simple manner, whereby a low technical outlay is achieved.
Um möglichst wenig Systemressourcen für „Broadcast* -Zwecke m dem beschriebenen TDD-Modus zu verbrauchen, werden die Synchronisationssequenzen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung m Zeitschlitzen gesendet, m denen zusatzlich Informationen eines allgemeinen Organisationskanals übertragen werden. Damit muß nur eine geringe Anzahl von Zeitschlitzen m der Abwartsrichtung standig bereitgehalten werden. Die Freiheitsgrade der Asymmetrie beider Ubertragungsrichtungen beim TDD- Modus wird kaum eingeschränkt.In order to use as few system resources as possible for “broadcast * purposes” in the described TDD mode, the synchronization sequences are transmitted according to a further development of the invention in m time slots, in which information of a general organization channel is additionally transmitted. This means that only a small number of time slots in the downward direction have to be kept ready. The degree of freedom of the asymmetry of both transmission directions in the TDD mode is hardly restricted.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung werden vorteilhaft durch eine Wahl der Synchronisationssequenzen und/oder deren Abfolge weitere Informationen übertragen. Hierdurch wird eine schnellere Betriebsbereitschaft der Teil- nehmer- und Basisstationen ermöglicht. Di-e weiteren Informationen betreffen beispielsweise eine Rahmensynchronisation, von der Basisstation verwendete Mittambeln, Spreizkodes oder allgemeine Kodes, oder Angaben zur Konfiguration des allge- meinen Organisationskanals . Ein hoher Kodierungsgewinn wird erzielt, wenn sich die Kodierung der weiteren Information durch Wahl und/oder Abfolge der Synchronisationssequenzen über mehrere Zeitschlitze erstreckt.According to a further development of the invention, further information is advantageously transmitted by a choice of the synchronization sequences and / or their sequence. This means that the partial enables subscriber and base stations. The further information relates, for example, to a frame synchronization, middle messages used by the base station, spreading codes or general codes, or information on the configuration of the general organizational channel. A high coding gain is achieved if the coding of the further information extends over several time slots due to the choice and / or sequence of the synchronization sequences.
Einer weiteren Weiterbildung zufolge sind die Synchronisationssequenz und/oder die Basisstationssynchronisationssequenz unmodulierte orthogonale Gold Codes. Damit kann das Synchronisationsverfahren sowohl für den TDD- als auch für den FDD- Modus eingesetzt werden. Die Interferenzen des Synchronisati- onskanals auf die übrigen Verbindungen wird erfmdungsgemaß beim FDD-Modus verringert.According to a further development, the synchronization sequence and / or the base station synchronization sequence are unmodulated orthogonal gold codes. This means that the synchronization process can be used for both TDD and FDD mode. According to the invention, the interference of the synchronization channel on the other connections is reduced in the FDD mode.
Das Synchronisationsverfahren ist auch für Funk-Kommunikati- onssysteme geeignet, bei denen die Zeitschlitze Teil eines TDD-Ubertragungsschemas mit breitbandigen Kanälen sind. Hierbei können auch mehrere Zeitschlitze pro Rahmen für die Synchronisation benutzt werden. Für Multimode-Teilnehmerstatio- nen können somit Teile der Detektionsemπchtung für beide Modi verwendet werden.The synchronization method is also suitable for radio communication systems in which the time slots are part of a TDD transmission scheme with broadband channels. Several time slots per frame can also be used for synchronization. For multimode subscriber stations, parts of the detection device can thus be used for both modes.
Die Genauigkeit der Synchronisation wird entsprechend weiterer Weiterbildungen verbessert, wenn die Basisstation die Ba- sisstationssynchromsationssequenzen einer möglichst großen Anzahl von benachbarten weiteren Basisstationen auswertet. Da eine Basisstation m der Regel von einer Vielzahl von weiteren Basisstationen umgeben ist, wird somit die Synchronitat zu all diesen Basisstationen hergestellt. Vorteilhafterweise wird die Synchronisation basierend auf einer Mittelung von Empfangszeitpunkten der Basisstationssynchronisationssequen- zen mehrerer Basisstationen durchgeführt. Damit wird die re- lative Verschiebung der Sendezeitpunkte von Basisstationen m einer Gegend auf einen geringen tolerierbaren Wert gebracht. Bei dieser Mittelung kann vorgesehen sein, daß eine unterschiedliche Wichtung der Empfangszeitpunkte bezüglich unter- schiedlicher Basisstationen berücksichtigt wird. Zum Beispiel bedeutet ein hoher Empfangspegel m der Regel eine benachbarte Basisstation in geringer Entfernung oder mit besonders großen Store fluß, so daß für die Beziehung zu dieser Basis- station die Synchronisation besonders wichtig ist. Der Wich- tungsfaktor ist deshalb für deren Signal groß.The accuracy of the synchronization is improved in accordance with further developments if the base station evaluates the base station synchronization sequences of as large a number of adjacent further base stations as possible. Since a base station is generally surrounded by a large number of further base stations, the synchronicity with all these base stations is thus established. The synchronization is advantageously carried out on the basis of averaging reception times of the base station synchronization sequences of a plurality of base stations. This will relative shift in the transmission times of base stations in an area to a low tolerable value. With this averaging it can be provided that a different weighting of the reception times with regard to different base stations is taken into account. For example, a high reception level m usually means an adjacent base station at a short distance or with a particularly large store flow, so that synchronization is particularly important for the relationship with this base station. The weighting factor is therefore large for their signal.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird die Anzahl Informationselemente der Basisstationssynchronisations- sequenz großer als die Anzahl Informationselemente der Syn- chronisationssequenz, die der Synchronisierung der Teilnehmerstationen dienen, gewählt. Dieses bietet den Vorteil, daß die effektive Reichweite der gesendeten Basisstationssynchro- nisationssequenz bei der Übertragung über die Funkschnittstelle vergrößert wird. Hierdurch muß die Basisstationssyn- chronisationssequenz nicht mit einer höheren Sendeleistung gesendet werden, um von den benachbarten Basisstationen mit einer ausreichenden Empfangsqualltat empfangen werden zu können .According to a further development of the invention, the number of information elements of the base station synchronization sequence is chosen to be larger than the number of information elements of the synchronization sequence that are used to synchronize the subscriber stations. This offers the advantage that the effective range of the transmitted base station synchronization sequence is increased during the transmission via the radio interface. As a result, the base station synchronization sequence does not have to be transmitted with a higher transmission power in order to be able to be received by the neighboring base stations with a sufficient reception quality.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung wird die Basisstationssyn- chronisationssequenz derart gewählt, daß sie keine Korrelation mit der Synchronisationssequenz zur Synchronisierung von Teilnehmerstationen aufweist, da sich beispielsweise eine Kommunikationsverbindung aufbauende Teilnehmerstationen an- sonsten auf einen falschen Zeitbezug synchronisieren wurden.According to a further development, the base station synchronization sequence is selected such that it has no correlation with the synchronization sequence for the synchronization of subscriber stations, since subscriber stations establishing a communication connection, for example, would otherwise have been synchronized to an incorrect time reference.
Die Basisstationssynchronisationssequenz wird einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zufolge mit der Synchronisationssequenz gemultiplext, wobei der zeitliche Zyklus entsprechend einer weiteren Ausgestaltung großer als der zeitliche Zyklus der Synchronisationssequenz gewählt wird. Durch das Multiple- xen wird vorteilhaft die Signalisierungslast verringert, wobei die Basisstationssynchronisationssequenz beispielsweise nur in jedem 50sten bis lOOOsten Zeitrahmen gesendet wird. Diese große Periodizitat ist im Vergleich zu der Periodizitat der Synchronisationssequenz, die m jedem Zeitrahmen gesendet wird, ausreichend, da sich die Synchronitat der Basisstationen diesem Zeitraum nur um einen maximal tolerierbaren Zeitversatz verändert. Vorteilhaft wird hierdurch weiterhin die Servicequalltat für die Teilnehmerstationen nur unwesentlich verschlechtert.According to a further embodiment of the invention, the base station synchronization sequence is multiplexed with the synchronization sequence, the time cycle corresponding to a further embodiment being larger than the time cycle the synchronization sequence is selected. The multiplication advantageously reduces the signaling load, the base station synchronization sequence being transmitted, for example, only in every 50th to 100th time frame. This large periodicity is sufficient in comparison to the periodicity of the synchronization sequence that is sent in each time frame, since the synchronicity of the base stations changes during this period only by a maximum tolerable time offset. As a result, the service quality for the subscriber stations is advantageously only slightly deteriorated.
Die Periodizitat der Basisstationssynchronisationssequenz kann beispielsweise m dem allgemeinen Organisationskanal si- gnalisiert werden, so daß zusatzlich eine Fehlmterpretation durch die Teilnehmerstationen ausgeschlossen wird.The periodicity of the base station synchronization sequence can be signaled, for example, in the general organization channel, so that a misinterpretation by the subscriber stations is also excluded.
Zur Unterscheidung der unterschiedlichen Basisstationssyn- chromsationssequenzen am Ort der Basisstation kann entspre- chend zweier weiterer Weiterbildungen der Erfindung den Basisstationen jeder Basisstation ein unterschiedlicher Zeitpunkt, beispielsweise ein jeweiliger Zeitrahmen, bzw. jeder Basisstation eine individuelle Basisstationssynchromsations- sequenz zugewiesen werden. Die einzelnen Basisstationssyn- chronisationssequenzen können dabei entsprechend den Gekannten Synchronisationssequenzen aus einer gemeinsamen Basissequenz abgeleitet werden, wodurch ein gutes Korrelationsver- halten erreicht werden kann. Das gleichzeitige Senden der Ba- sisstationssynchronisationssequenzen ermöglicht vorteilhaft eine schnelle Synchronisierung der Basisstation.To differentiate the different base station synchronization sequences at the location of the base station, according to two further developments of the invention, the base stations of each base station can be assigned a different point in time, for example a respective time frame, or an individual base station synchronization sequence for each base station. The individual base station synchronization sequences can be derived from a common base sequence in accordance with the known synchronization sequences, as a result of which good correlation behavior can be achieved. The simultaneous transmission of the base station synchronization sequences advantageously enables the base station to be synchronized quickly.
Eine Anwendung des erfmdungsgemaßen Verfahrens ist besonders in Funk-Kommunikationssystemen mit TDD-Ubertragungsverfahren vorteilhaft, wenn z.B. einzelne Zeitschlitze eines Rahmens für die Auf- oder Abwartsrichtung von unterschiedlichen Ba- sisstationen benutzt werden. Hierbei können die Basisstationen im gleichen Frequenzband die Aussendungen der anderen Basisstationen mit den vorhandenen Empfangern auswerten. Es wird keinerlei zusätzliche Hardware benotigt. Für das UMTS- Mobilfunksystem ist ein breitbandiges Frequenzband vorgesehen, wobei sich innerhalb des Frequenzbandes gleichzeitig übertragene Signale anhand eines verbmdungsmdividuellen Spreizkodes unterscheiden.An application of the method according to the invention is particularly advantageous in radio communication systems with TDD transmission methods if, for example, individual time slots of a frame for the up or down direction of different Ba- stations are used. Here, the base stations in the same frequency band can evaluate the transmissions from the other base stations with the existing receivers. No additional hardware is required. A broadband frequency band is provided for the UMTS mobile radio system, signals transmitted simultaneously within the frequency band differing on the basis of a spreading code that is specific to the connection.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen naher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
Dabei zeigenShow
FIG 1 ein Blockschaltbild eines Funk-Kommunikationssystems, insbesondere eines Mobilfunksystems, FIG 2 eine schematische Darstellung einer FDD-Funkschnitt- stelle zwischen einer Basisstation und Teilnehmerstationen, FIG 3 eine schematische Darstellung einer TDD-Funkschnitt- stelle, FIG 4 ein beispielhaftes Multiplexen von Synchronisationssequenzen auf einen Zeitrahmen, und FIG 5 eine beispielhafte Struktur eines Synchronisationska- nals.1 shows a block diagram of a radio communication system, in particular a mobile radio system, FIG. 2 shows a schematic representation of an FDD radio interface between a base station and subscriber stations, FIG. 3 shows a schematic representation of a TDD radio interface, FIG. 4 shows an exemplary multiplexing of synchronization sequences 5 shows an exemplary structure of a synchronization channel.
Das m der FIG 1 dargestellte Mobilfunksystem als Beispiel eines Funk-Kommunikationssystem besteht aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einer Einrichtung RNM zum Zuteilen von funktechnischen Ressourcen verbunden. Jede dieser Einrichtungen RNM ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basis- Station BS . Eine solche Basisstation BS kann über eine Funk- Schnittstelle eine Verbindung zu weiteren Funkstationen, z.B.The mobile radio system shown in FIG. 1 as an example of a radio communication system consists of a large number 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 device RNM for allocating radio resources. Each of these devices RNM in turn enables a connection to at least one base station BS. Such a base station BS can be Interface a connection to other radio stations, e.g.
Mobilstationen MS oder anderweitigen mobilen und stationären Endgeraten aufbauen. Durch jede Basisstation BS wird zumindest eine Funkzelle gebildet. Bei einer Sektorisierung oder bei hierarchischen Zellstrukturen werden pro Basisstation BS auch mehrere Funkzellen versorgt. Em Operations- und Wartungszentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunksystem bzw. für Teile davon. Die Funktionalitat dieser Struktur ist auf andere Funk-Kommunikationssy- steme übertragbar, denen die Erfindung zum Einsatz kommen kann, insbesondere für Teilnehmerzugangsnetze mit drahtlosem Teilnehmeranschluß .Build mobile stations MS or other mobile and stationary devices. At least one radio cell is formed by each base station BS. In the case of sectorization or hierarchical cell structures, several radio cells are also supplied per base station BS. The OMC operations and maintenance center 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 to which the invention can be used, in particular for subscriber access networks with a wireless subscriber connection.
In der FIG 2 ist die Funkubertragung im FDD-Modus m Abwarts- richtung von der Basisstation zu den Teilnehmerstationen schematisch gezeigt, wobei wie m ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, vom 25.8.1998, Fig. 9, eine Rahmenstruktur vorausgesetzt wird. E Superrahmen enthalt 72 Rahmen frl, fr2, .. frι,..fr72, wobei jeder einzelne Rahmen fr 16 Zeitschlitze tsl, ts2, .. , tsi, .. , tsl 6 umfaßt. Innerhalb eines Zeitschlitzes tsi werden parallel unterschiedliche Kanäle SCH, DPCH, CCPCH angeboten, wobei sich die Informationen der Kanäle SCH, DPCH, CCPCH durch eine Spreizung mit individuellen Spreizkode unterscheiden.FIG. 2 schematically shows the radio transmission in FDD mode in the downward direction from the base station to the subscriber stations, with how m ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, from August 25, 1998, Fig. 9, a frame structure is assumed. E superframe contains 72 frames frl, fr2, .. frι, .. fr72, each individual frame comprising 16 time slots tsl, ts2, .., tsi, .., tsl 6. Different channels SCH, DPCH, CCPCH are offered in parallel within a time slot tsi, the information of the channels SCH, DPCH, CCPCH differing in the spreading with individual spreading codes.
Von der Vielzahl möglicher Kanäle ist em erster Kontrollkanal CCPCH mit einer festen Datenrate gezeigt, der eine aus 8 Bit bestehende Pilotsequenz pilot enthalt, die von einem Da- tenteil data gefolgt ist. Die Pilotsequenz pilot dient zur Kanalschatzung. Em einem Teilnehmer zugeordneter physikalischer Kanal DPCH besteht aus Kontrollkanal DPCCH und einem Datenkanal DPDCH . Ersterer enthalt eine Pilotsequenz pilot, Angaben zur Leistungsregelung TPC und Angaben zur Dienstkom- bmation TFI . Letzerer enthalt gespreizte Daten data. In einem Synchronisationskanal SCH werden Synchronisationssequenzen cp, es mit einer vorbekannten Signalform gesendet, die den Teilnehmerstationen als Referenz für eine zeitliche Synchronisation dienen. Bei diesem FDD-Ubertragungsverfahren sind die Frequenzbander für die Aufwartsrichtung und die Abwartsrichtung getrennt.Of the multitude of possible channels, a first control channel CCPCH with a fixed data rate is shown, which contains a pilot sequence pilot consisting of 8 bits, which is followed by a data part data. The pilot sequence pilot is used for channel estimation. A physical channel DPCH assigned to a subscriber consists of a control channel DPCCH and a data channel DPDCH. The former contains a pilot sequence pilot, information on the power control TPC and information on the service combination TFI. The latter contains spread data. In a synchronization channel SCH synchronization sequences cp, it are sent with a known signal form, which serve the subscriber stations as a reference for a time synchronization. With this FDD transmission method, the frequency bands for the upward direction and the downward direction are separated.
Die Rahmenstruktur der Funkubertragung im TDD-Modus ist aus der FIG 3 ersichtlich. Gemäß einer TDMA-Komponente (ti e di- Vision multiple access) ist eine Aufteilung eines breitbandigen Frequenzbereichs mehrere Zeitschlitze ts gleicher Zeitdauer, beispielsweise 16 Zeitschlitze tsO bis tsl5 vorgesehen, die einen Zeitrahmen fr bilden. E Frequenzband erstreckt sich über einen Frequenzbereich B. Em Teil der Zeit- schlitze wird m Abwartsrichtung DL und e Teil der Zeitschlitze wird m Aufwartsrichtung UL benutzt. Beispielhaft ist em Asymmetπeverhaltnis von 3:1 zugunsten der Abwartsrichtung DL gezeigt. Bei diesem TDD-Ubertragungsverfahren entspricht das Frequenzband B für die Aufwartsrichtung UL dem Frequenzband B für die Abwartsrichtung DL. Gleiches wiederholt sich für weitere Tragerfrequenzen. Durch die variable Zuordnung der Zeitschlitze ts f r Auf- oder Abwartsrichtung UL, DL können ielfaltige asymmetrische Ressourcenzuteilungen vorgenommen werden.The frame structure of the radio transmission in TDD mode can be seen from FIG. 3. According to a TDMA component (ti e di-Vision multiple access), a division of a broadband frequency range is provided for a plurality of time slots ts of the same duration, for example 16 time slots tsO to tsl5, which form a time frame fr. E frequency band extends over a frequency range B. Some of the time slots are used in the downward direction DL and some of the time slots are used in the upward direction UL. An asymmetry ratio of 3: 1 in favor of the downward direction DL is shown as an example. In this TDD transmission method, the frequency band B for the upward direction UL corresponds to the frequency band B for the downward direction DL. The same is repeated for other carrier frequencies. Through the variable assignment of the time slots ts for upward or downward direction UL, DL, a variety of asymmetrical resource allocations can be made.
Innerhalb der Zeitschlitze werden Informationen mehrerer Verbindungen m Funkblocken übertragen. Die Daten d sind verbin- dungsmdividuell mit einer Feinstruktur, einem Spreizkode c, gespreizt, so daß empfangsseitig beispielsweise n Verbindun- gen durch diese CDMA-Komponente (code division multiple access) separierbar sind. Die Spreizung von einzelnen Symbolen der Daten d bewirkt, daß innerhalb der Symboldauer TSyrn QInformation from several connections is transmitted in the radio blocks within the time slots. The data d are spread individually for each connection with a fine structure, a spreading code c, so that, for example, n connections can be separated at the receiving end by this CDMA component (code division multiple access). The spreading of individual symbols of the data d causes that within the symbol duration T Syrn Q
Chips der Dauer Tc ιp übertragen werden. Die Q Chips bilden dabei den verbmdungsmdividuellen Spreizkode c. Die verwendeten Parameter der Funkschnittstelle f r beide Ubertragungsmodi sind vorteilhafterweise: Chiprate: 4.096 Mcps Rahmendauer: 10 msChips of the duration T c ιp are transmitted. The Q chips form the connection-specific spreading code c. The parameters of the radio interface used for both transmission modes are advantageously: Chip rate: 4,096 Mcps frame duration: 10 ms
Anzahl Zeitschlitze: 16Number of time slots: 16
Dauer eines Zeitschlitzes: 625 μs Chips pro Zeitschlitz: 2560 Spreizfaktor: variabel Modulationsart: QPSKDuration of a time slot: 625 μs chips per time slot: 2560 spreading factor: variable Modulation type: QPSK
Bandbreite: 5 MHzBandwidth: 5 MHz
Frequenzwiederholungswert: 1Repeat frequency value: 1
Diese Parameter ermöglichen eine bestmögliche Harmonisierung des TDD- und des FDD-Modus für die 3. Mobilfunkgeneration.These parameters enable the best possible harmonization of the TDD and FDD modes for the 3rd generation of mobile communications.
Nach der Fig. 10 dem Dokument ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, vom 25.8.1998, werden zwei Synchromsa- tionssequenzen cp, es m jedem Zeitschlitz ts der FDD-Funk- schnittsteile gesendet. Die erste Synchronisationssequenz cp besteht aus einem unmodulierten orthogonalen Gold Kode mit einer Lange von 256 chips und wird m jedem Zeitschlitz ts übertragen. Die erste Synchronisationssequenz cp ist die gleiche für alle Basisstationen BS und stimmt zeitlich mit dem Beginn des allgemeinen Organisationskanals BCCH uberem. Die zweite Synchronisationssequenz es besteht ebenfalls aus einem unmodulierten orthogonalen Gold Kode mit einer Lange von 256 chips. Die zweite Synchronisationssequenz es wird parallel zu der ersten Synchronisationssequenz cp gesendet und kann von Zeitschlitz zu Zeitschlitz neu gewählt werden.According to FIG. 10, the document ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, dated August 25, 1998, two synchronization sequences cp, it is sent in each time slot ts of the FDD radio interface parts. The first synchronization sequence cp consists of an unmodulated orthogonal gold code with a length of 256 chips and is transmitted in each time slot ts. The first synchronization sequence cp is the same for all base stations BS and coincides with the start of the general organization channel BCCH. The second synchronization sequence also consists of an unmodulated orthogonal gold code with a length of 256 chips. The second synchronization sequence it is sent in parallel to the first synchronization sequence cp and can be re-selected from time slot to time slot.
Durch die Wahl und Abfolge der zweiten Synchronisationssequenzen es über mehrere Aussendungen entstehen bei der Verwendung von 17 verschiedenen unmodulierten orthogonalen Gold Codes mit 256 Chip Lange viele unterschiedliche Moglichkei- ten, weitere Informationen zu übertragen. Durch diese großeThe choice and sequence of the second synchronization sequences over several transmissions creates many different possibilities when using 17 different unmodulated orthogonal gold codes with 256 chip length. to transmit further information. Through this big one
Anzahl von Möglichkeiten ist der Kodierungsgewinn groß, so daß die Synchronisationssequenzen cp, es beispielsweise auch mit geringerer Leistung gesendet werden können.The coding gain is large in number of possibilities, so that the synchronization sequences cp, for example, can also be sent with lower power.
In dem TDD-Modus werden entsprechend der dargestellten Funkschnittstelle der FIG 4 die Synchronisationssequenzen cp, es beispielsweise m den beiden Zeitschlitzen tsO, ts8 des Synchronisationskanals SCH Abwartsrichtung DL übertragen, wo- bei beispielsweise eine zeitliche Trennung der Synchronisationssequenzen cp, es innerhalb der Zeitschlitze ts zur ökonomischen Nutzung der Funkressourcen möglich ist.In the TDD mode, in accordance with the radio interface shown in FIG. 4, the synchronization sequences cp, es, for example, are transmitted in the two time slots tsO, ts8 of the synchronization channel SCH, downward direction DL, for example a time separation of the synchronization sequences cp, es within the time slots ts economic use of radio resources is possible.
Zur gegenseitigen Synchronisation von benachbarten Basissta- tionen BSl, BS2, BS3, wie sie m der FIG 1 beispielhaft dargestellt sind, wird der beschriebene Synchronisationskanal SCH verwendet. Die Basisstationen BSl, BS2, BS3 senden periodisch jeweiligen Zeitschlitzen ts, wie gemäß der FIG 4 m den Zeitschlitzen tsO und ts8, eine Basisstationssynchronisa- tionssequenz ebs . Diese beispielsweise von der Basisstation BSl gesendete Basisstationssynchronisationssequenz ebs wird von den jeweils benachbarten weiteren Basisstationen BS2, BS3 empfangen und die Zeitlagen der Sequenzen ebs ausgewertet. Hierbei wird die jeweilige Zeitlage, gegebenenfalls mit einem Wiehtungsfaktor gewichtet, der Basisstationssynchronisations- sequenz ebs miteinander verglichen und die eigene Synchrom- tat der Basisstation BS im Verhältnis zu den empfangenen Sequenzen ebs gesteuert.The described synchronization channel SCH is used for mutual synchronization of neighboring base stations BS1, BS2, BS3, as shown in FIG. 1 by way of example. The base stations BS1, BS2, BS3 periodically send respective time slots ts, like the time slots tsO and ts8 according to FIG. 4 m, a base station synchronization sequence ebs. This base station synchronization sequence ebs, sent for example by the base station BS1, is received by the respectively adjacent further base stations BS2, BS3 and the time positions of the sequences ebs are evaluated. The respective time position, possibly weighted with a weighting factor, of the base station synchronization sequence ebs is compared with one another, and the base station BS 'own synchronization is controlled in relation to the received sequences ebs.
Wie m der FIG 1 offenbart ist, bildet jede Basisstation BSl, BS2, BS3 eine Funkzelle. Die Große der Funkzelle wird m der Regel durch die Reichweite des allgemeinen Organisationskanals BCCH, der von den Basisstationen BSl, BS2, BS3 mit einer jeweils maximalen Sendeleistung gesendet wird, bestimmt. Die Basisstationen BSl bis BS3 sind entweder am gleichenAs disclosed in FIG. 1, each base station BS1, BS2, BS3 forms a radio cell. The size of the radio cell is generally determined by the range of the general organization channel BCCH, which is transmitted by the base stations BS1, BS2, BS3, each with a maximum transmission power. The base stations BS1 to BS3 are either the same
Standort untergebracht und versorgen unterschiedliche Sektoren oder sind an unterschiedlichen Standorten montiert. Damit überlappen sich die Abstrahlungsdiagramme der Basisstationen BSl, BS2, BS3 und somit ihre Funkzellen zumindest teilweise. Die gezeigte Aufstellung der Basisstationen BSl, BS2, BS3 zusammen mit einer Aufteilung der Zeitschlitze ts auf die drei Basisstationen BSl, BS2, BS3 fuhrt zu sehr hohen Anforderungen an die Synchronisation, da sich die Aussendungen der Ba- sisstationen BSl bis BS3 an keinem Ort der Funkzellen ungewollt überlagern sollen.Location and supply different sectors or are installed at different locations. The radiation diagrams of the base stations BS1, BS2, BS3 and thus their radio cells thus overlap at least partially. The arrangement of the base stations BS1, BS2, BS3 shown together with a division of the time slots ts between the three base stations BSl, BS2, BS3 leads to very high demands on the synchronization, since the transmissions from the base stations BS1 to BS3 do not occur at any location Radio cells should overlap unintentionally.
Die Synchronisation der benachbarten Basisstationen BSl, BS2, BS3 über die Funkschnittstelle wird durch sich standig wie- derholendes Senden, Empfangen, Messen und Auswerten der Zeit- lagendifferenzen zwischen den beteiligten Nachbar-Basissta- tionen solange durchgeführt, bis die Zeitlagendifferenz durch Anpassung der Sendezeitpunkte beseitigt und die Synchronitat erreicht ist.The synchronization of the neighboring base stations BS1, BS2, BS3 via the radio interface is carried out by constantly repeating sending, receiving, measuring and evaluating the time difference between the neighboring base stations involved until the time difference is eliminated by adapting the transmission times and synchronicity is achieved.
Da der Synchromsationskanal SCH zur Vermeidung von Interfe- renzstorungen den Funkzellen nicht mit einer höheren Sendeleistung als der allgemeine Orgamsationskanal BCCH gesendet werden kann, wird die Anzahl der chips der Basisstati- onssynehronisationssequenz ebs im Vergleich zu den Synchronisationssequenzen cp, es erf dungsgemaß erhöht. Anstelle einer Sequenz von 256 chips, d e aus einer Kombinationen von 16 bestehenden Gold-Kodesequenzen mit jeweils 16 chips besteht, weist die Basisstationssynchronisationssequenz ebs beispiels- weise eine um den Faktor 8 entprechend 2048 chips höhere Anzahl chips auf. Die Basisstationssynchromsationssequenz ebs kann dabei m gleicher Weise wie die Synchronisationssequenzen cp, es mittels eines Gold Kodes gebildet werden. Die Verlängerung der Sequenz um den Faktor 8 bedeutet einen effekti- ven Prozessgewinn beim Empfang der Sequenz m der jeweils be- nachbarten Basisstation, so daß die effektive Reichweite derSince the synchronization channel SCH to prevent interference interference cannot be sent to the radio cells with a higher transmission power than the general organization channel BCCH, the number of chips in the base station synchronization sequence ebs is increased in comparison to the synchronization sequences cp, according to the invention. Instead of a sequence of 256 chips, which consists of a combination of 16 existing gold code sequences with 16 chips each, the base station synchronization sequence ebs, for example, has a 2048 chip higher number of chips, corresponding to a factor of 8. The base station synchronization sequence ebs can be formed in the same way as the synchronization sequences cp, using a gold code. The extension of the sequence by a factor of 8 means an effective process gain when receiving the sequence m neighboring base station, so that the effective range of the
Basisstationssynchronisationssequenz ebs deutlich erhöht wird. Dieser Prozessgewinn betragt ca. lOdB gegenüber einemBase station synchronization sequence ebs is significantly increased. This process gain is approx. 10 odB compared to one
Verlust von ca. 4dB aufgrund einer beispielsweise doppelten Entfernung.Loss of approx. 4dB due to a double distance, for example.
Die Basisstationssynchronisationssequenzen ebs der jeweiligen Basisstationen BSl, BS2, BS3 können beispielsweise aus einer gemeinsamen Basissequenz abgeleitet werden, sie müssen zudem gute gegenseitige Korrelationseigensehaften aufweisen, so daß der Basisstation BSl e gleichzeitiger Empfang aller Basis- stationssynchronisationssequenzen ebs der jeweils benachbarten weiteren Basisstationen BS2, BS3 ermöglicht wird. In gleicher Weise kann die Wahl der Basissequenz und der daraus abgeleiteten Basisstationssynchronisationssequenzen ebs derart erfolgen, daß eine Fehlmterpretation oder Verwechselung durch eine Teilnehmerstation MS mit einer Synchronisationssequenz cp, es verhindert wird, da diese zu einer falschen Synchronisation der Teilnehmerstation MS fuhren wurde.The base station synchronization sequences ebs of the respective base stations BS1, BS2, BS3 can be derived, for example, from a common base sequence, they must also have good mutual correlation properties, so that the base station BSl e enables simultaneous reception of all base station synchronization sequences ebs of the respectively adjacent further base stations BS2, BS3 becomes. In the same way, the choice of the base sequence and the base station synchronization sequences ebs derived therefrom can take place in such a way that a misinterpretation or confusion by a subscriber station MS with a synchronization sequence cp is prevented since this would lead to incorrect synchronization of the subscriber station MS.
Die Basisstationssynchronisationssequenz ebs wird mit den Synchronisationssequenzen cp, es zur Synchronisierung der Teilnehmerstationen MS zeitlich gemultiplext, wie es symbolisch m der FIG 3 angegeben ist. So ersetzt die Basisstati- onssynehronisationssequenz ebs entsprechend der FIG 4 beispielsweise zyklisch die zweite Synchronisationssequenz es, wobei als zeitlicher Zyklus eyeleebs bzw. Periodizitat beispielsweise jeder n-te Zeitrahmen fr mit n = 50 bis 1000 gewählt werden kann. Dieses entspricht einer Periodizitat von ca. 500ms bis 10s. Durch diese vorteilhaft sehr große Periodizitat erfolgt praktisch keine negative Beeinflussung der Ubertragungsqualitat für die Teilnehmerstationen MS. Zudem ist diese Periodizitat zur Synchronisation der Basisstationen BSl, BS2, BS3 ausreichend, wenn die Erzeugung der Zeitbasis m den Basisstationen BSl, BS2, BS3 mit ausreichend genauen technischen Mitteln wie beispielsweise Lokaloszillatoren erfolgtThe base station synchronization sequence ebs is time-multiplexed with the synchronization sequences cp, it for the synchronization of the subscriber stations MS, as indicated symbolically in FIG. 3. For example, the base station synchronization sequence ebs according to FIG. 4 cyclically replaces the second synchronization sequence es, it being possible to select every nth time frame fr with n = 50 to 1000 as the time cycle eyeleebs or periodicity. This corresponds to a periodicity of approx. 500ms to 10s. As a result of this advantageously very large periodicity, there is practically no negative influence on the transmission quality for the subscriber stations MS. In addition, this periodicity is sufficient for the synchronization of the base stations BS1, BS2, BS3 if the generation of the time base in the base stations BS1, BS2, BS3 is sufficiently precise technical means such as local oscillators
Vorteilhaft kann weiterhin die Periodizitat, mit der die Ba- sisstationssynchronisationssequenz ebs gesendet wird, beispielsweise von den Basisstationen BSl, BS2, BS3 dem allgemeinen Organisationskanal BCCH signalisiert werden, so daß den Teilnehmerstationen MS angezeigt wird, in welchen Zeitrahmen fr sie den Synchronisationskanal SCH nicht zur eigenen Synchromsierung verwenden dürfen.Furthermore, the periodicity with which the base station synchronization sequence ebs is sent can advantageously be signaled to the general organizational channel BCCH by the base stations BS1, BS2, BS3, so that the subscriber stations MS are shown the time frame for which the synchronization channel SCH is not available to them may use their own synchronization.
Das erfmdungsgemaße Synchronisationsverfahren beruht zwar auf der Gleichzeitigkeit der Aussendung der Basisstationssynchronisationssequenzen ebs, kann jedoch z.B. durch zusatzliche Offset-Werte derart modifiziert werden, daß zwischen den Aussendezeitpunkten zweier Basisstationen BS2, BS3 eine konstante, starre Zeitverschiebung erreicht wird. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn unterschiedliche Zellgroßen von den Basisstationen zu versorgen sind und m vorgebbaren Zonen, beispielsweise dem Übergang zwischen beiden Zellen (wichtig für Handover) , αie Aussendungen der weiteren Basisstationen BS2, BS3 gleichzeitig am Ort der Basisstation BSl eintreffen sollen. Ist der Zellrand nicht genau m der Mitte zwischen den Basisstationen und somit die jeweilige Entfernung unterschiedlich, dient der Offset zur Anpassung an die reale Ubertragungszeit . The synchronization method according to the invention is based on the simultaneity of the transmission of the base station synchronization sequences ebs, but can e.g. can be modified by additional offset values in such a way that a constant, rigid time shift is achieved between the transmission times of two base stations BS2, BS3. This is particularly advantageous if different cell sizes are to be supplied by the base stations and m predeterminable zones, for example the transition between the two cells (important for handover), are to receive the transmissions from the further base stations BS2, BS3 simultaneously at the location of the base station BS1. If the cell edge is not exactly in the middle between the base stations and thus the respective distance is different, the offset is used to adapt to the real transmission time.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Synchronisation von einer Anzahl von Basisstationen (BSl...) eines Funk-Kommunikationssystems, bei dem1. Method for the synchronization of a number of base stations (BSl ...) of a radio communication system in which
- von den Basisstationen (BSl...) zyklisch jeweils zumindest eine Synchronisationssequenz (cp, es) zur Synchronisierung von Teilnehmerstationen (MS) , die sich in den Funkversorgungsgebieten der Basisstationen (BSl...) befinden, in einem Synchronisationskanal (SCH) gesendet wird, zusätzlich zyklisch jeweils zumindest eine Basisstations- synchronisationssequenz (ebs) von den Basisstationen- The base stations (BSl ...) cyclically each send at least one synchronization sequence (cp, es) for the synchronization of subscriber stations (MS) located in the radio coverage areas of the base stations (BSl ...) in a synchronization channel (SCH) is additionally cyclically at least one base station synchronization sequence (ebs) from the base stations
(BSl...) in dem Synchronisationskanal (SCH) gesendet wird, und(BSl ...) is sent in the synchronization channel (SCH), and
- von einer jeweiligen Basisstation (BSl...) die Basisstati- onssynchronisationssequenzen (ebs) von zumindest zwei be- nachbarten weiteren Basisstationen (BS2, BS3...) empfangen und für die Synchronisation berücksichtigt werden.- The base station synchronization sequences (ebs) from at least two neighboring base stations (BS2, BS3 ...) are received by a respective base station (BS1 ...) and taken into account for the synchronization.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Synchronisationssequenz (cp, es) und die Basisstations- synchronisationssequenz (ebs) in Zeitschlitzen (ts) gesendet werden, in denen zusätzlich Informationen eines Organisationskanals (BCCH) übertragen werden.2. The method according to claim 1, in which the synchronization sequence (cp, es) and the base station synchronization sequence (ebs) are sent in time slots (ts) in which additional information of an organization channel (BCCH) is transmitted.
3. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem von der Basisstation (BSl) die Basisstationssynchronisations- sequenzen (ebs) einer möglichst großen Anzahl der benachbar- ten weiterer Basisstationen (BS2, BS3...) empfangen werden.3. The method according to any preceding claim, in which the base station synchronization sequences (ebs) of the largest possible number of neighboring further base stations (BS2, BS3 ...) are received by the base station (BS1).
4. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Synchronisation basierend auf einer Mittelung von Empfangszeitpunkten der Basisstationssynchronisationssequenzen (ebs) der benachbarten weiteren Basisstationen (BS2, BS3...) durchgeführt wird. 4. The method as claimed in claim 1, in which the synchronization is carried out based on averaging the reception times of the base station synchronization sequences (ebs) of the adjacent further base stations (BS2, BS3 ...).
5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem bei der Mittelung eine unterschiedliche Wichtung der Empfangszeitpunkte bezüglich unterschiedlicher benachbarter weiterer Basisstationen (BS2, BS3...) berücksichtigt wird.5. The method according to the preceding claim, wherein a different weighting of the reception times with respect to different neighboring further base stations (BS2, BS3 ...) is taken into account in the averaging.
6. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Synchronisationssequenz (cp, es) und/oder die Basisstati- onssynchronisationssequenz (ebs) unmodulierte orthogonale Gold Codes sind.6. The method according to any preceding claim, in which the synchronization sequence (cp, es) and / or the base station synchronization sequence (ebs) are unmodulated orthogonal gold codes.
7. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem in der Synchronisationssequenz (cp, es) und/oder in der Ba- sisstationssynchronisationssequenz (ebs) weitere Informationen kodiert werden, die eine Rahmensynchronisation und/oder von den Basisstationen (BSl, BS2... ) jeweils verwendete Spreizkodes (c) betreffen.7. The method according to any preceding claim, in which further information is encoded in the synchronization sequence (cp, es) and / or in the base station synchronization sequence (ebs), which a frame synchronization and / or from the base stations (BS1, BS2 ... ) relate to the spread codes (c) used in each case.
8. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem eine Anzahl Informationselemente (chip) der Basisstationssyn- chronisationssequenz (ebs) größer als eine Anzahl der Informationselemente (chip) der Synchronisationssequenz (cp, es) gewählt wird.8. The method according to any preceding claim, in which a number of information elements (chip) of the base station synchronization sequence (ebs) is greater than a number of information elements (chip) of the synchronization sequence (cp, es) is selected.
9. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Basisstationssynchronisationssequenz (ebs) derart gewählt wird, daß keine Korrelation mit der für die Synchronisation von Teilnehmerstationen (MS) verwendeten Synchronisationssequenz (cp, es) auftritt.9. The method according to any preceding claim, in which the base station synchronization sequence (ebs) is selected such that no correlation with the synchronization sequence (cp, es) used for the synchronization of subscriber stations (MS) occurs.
10. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Basisstationssynchronisationssequenz (ebs) mit der Synchronisationssequenz (cp, es) zeitlich multiplext wird.10. The method according to any preceding claim, in which the base station synchronization sequence (ebs) is time-multiplexed with the synchronization sequence (cp, es).
11. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der zeitliche Zyklus (cyclecbs) für die Basisstationssynchro- nisationssequenz (ebs) größer als der zeitliche Zyklus der11. The method according to any preceding claim, in which the time cycle (cyclecbs) for the base station synchronization sequence (ebs) is greater than the time cycle of the
Synchronisationssequenz (cp, es) gewählt wird.Synchronization sequence (cp, it) is selected.
12. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Basisstationssynchronisationssequenzen (ebs) zu jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten von den Basisstationen (BSl, BS2... ) gesendet werden.12. The method according to any preceding claim, in which the base station synchronization sequences (ebs) are transmitted at different times from the base stations (BS1, BS2 ...).
13. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem von den Basisstationen (BSl, BS2... ) eine jeweils individu- eile Basisstationssynchronisationssequenz (ebs) gesendet werden.13. The method according to any preceding claim, in which the base stations (BS1, BS2 ...) each send an individual base station synchronization sequence (ebs).
14. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Funkschnittstelle innerhalb eines Frequenzbandes (B) gemäß einem TDD-Teilnehmerseparierungsverfahrens in mehrere, jeweils einen Zeitrahmen (fr) bildende Zeitschlitze (ts) organisiert ist, wobei die Zeitschlitze (ts) wahlweise in Aufoder Abwärtsrichtung (UL, DL) benutzt werden.14. The method according to any preceding claim, in which the radio interface within a frequency band (B) is organized according to a TDD subscriber separation method into a plurality of time slots (ts) each forming a time frame (fr), the time slots (ts) optionally in the up or down direction (UL, DL) can be used.
15. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Frequenzband (B) breitbandig ist und sich innerhalb des Frequenzbandes (B) gleichzeitig übertragene Signale -anhand eines verbindungsindividuellen Spreizkodes (c) unterscheiden. 15. The method according to claim 1, wherein the frequency band (B) is broadband and signals transmitted simultaneously within the frequency band (B) differ on the basis of a connection-specific spreading code (c).
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