DE69926638T2

DE69926638T2 - Verfahren und einrichtung zur taktregelung in einem drahtlosen kommunikationssystem

Info

Publication number: DE69926638T2
Application number: DE69926638T
Authority: DE
Inventors: Maurice Scott HALL; Allison Shawn WARNER; Anthony Michael KRZYSTYNIAK
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: CA2320858C; KR20010074434A; CA2320858A1; EP1095469A1; JP2002505542A; EP1095469A4; BR9908269B1; CN1318231A; EP1095469B1; BR9908269A; US6208871B1; DE69926638D1; CN1129245C; WO1999044306A1; IL137744A0; JP4410933B2; KR100372496B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf drahtlose Kommunikationssysteme und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Synchronisieren des Timings in einem drahtlosen Kommunikationssystem.
Hintergrund der Erfindung
Kommunikationssysteme, die codierte Kommunikationssignale verwenden, sind im Stand der Technik bekannt. Ein solches System ist ein zellulares Direktsequenz-Kommunikationssystem mit Vielfachzugriff im Codemultiplex (DS-CDMA: direct sequence code division multiple access), wie etwa im Interim-Standard 95A der Telecommunications Industry Association (TIA/EIA IS-95A), hier als IS-95A bezeichnet. Gemäß IS-95A umfassen die in dem DS-CDMA-System verwendeten Kommunikationssignale Signale, die bei einer üblichen Band breite von 1,25 MHz, also Spreizsprektum, an Basisanlagen des Systems von Kommunikationseinheiten, wie etwa mobile oder portable Funktelefone, die in den Abdeckungsgebieten der Basisanlage kommunizieren, gesendet werden. Jeder 1,25 MHz-Bandbreitenbereich des Funkfrequenz-(RF-)Spektrums wird üblicherweise als eine Trägerfrequenz bezeichnet, die in der Lage ist, mehrere Sync-, Paging- und digitale Kanäle, die zu einem CDMA-Kommunikationssignal gehören, zu transportieren.
Bei einem zellularen Kommunikationssystem wird ein Paar von Kommunikationsverbindungen zwischen einer Mobilstation oder einem Teilnehmer und einer Quellbasis-Sende-/Empfangsstation etabliert. Wenn sich eine Mobilstation aus dem Bereich der Quellbasis-Sende-/Empfangsstation bewegt, verschlechtert sich die Signalqualität bis eine des Paares von Kommunikationsverbindungen schließlich bricht oder der Anruf "fallengelassen" wird. Um den Verlust der Kommunikationsverbindungen, die aus einem fallengelassenen Anruf resultieren, zu vermeiden, werden die Kommunikationsverbindungen von der Quellbasis-Sende-/Empfangsstation an eine Zielbasis-Sende-/Empfangsstation oder von einem Quellsektor zu einem Zielsektor innerhalb des Abdeckungsbereichs der Quellbasis-Sende-/Empfangsstation verschoben. Dieser Prozess des Durchführens einer Verschiebung wird im Bereich der Zellular-Kommunikation als Handoff-Prozess bezeichnet. Ein Handoff kann während eines anhängigen Anrufes erfolgen (z.B. von einem Verkehrskanal zu einem Verkehrskanal) oder während der anfänglichen Signalgebung während des Rufaufbaus.
Handoffs werden im Allgemeinen in drei Typen klassifiziert: ein sanfter Handoff, ein sanfterer Handoff und ein harter Handoff. Ein sanfter Handoff tritt auf, wenn ein Mobilfunk-Kommunikationssignal von einer Quellbasis-Sende-/Empfangsstation (BTS: base transceiver station) zu einer Ziel-BTS transferiert wird, wobei die BTSs unterschiedliche Zellabdeckungsgebiete bedienen. Der Transfer tritt auf, während sich die Mobilstation in Kommunikation sowohl mit der Quell- als auch der Ziel-BTS befindet. Auf ähnliche Weise tritt ein sanfterer Handoff auf, wenn ein Mobilfunk-Kommunikationssignal von einem Quellsektor zu einem Zielsektor transferiert wird, wobei beide Sektoren zu derselben Basis-Sende-/Empfangsstation gehören. Der Transfer tritt auf, während sich die Mobilstation in Kommunikation sowohl mit dem Quell- als auch mit dem Zielsektor befindet. Während eines sanften und sanfteren Handoffs wird das Mobilfunk-Kommunikationssignal simultan sowohl von der Quelle als auch von dem Ziel unterstützt, bis der Transfer zu dem Ziel abgeschlossen ist. Ein harter Handoff kann auftreten, wenn eine Mobilstation angewiesen wird, sich auf eine neue Trägerfrequenz abzustimmen und/oder die Steuerung der Ressourcen, die das Mobilfunk-Kommunikationssignal unterstützten, von einem Quell-Basisstation-Controller zu einem Ziel-CBSC transferiert werden.
In digitalen Zellularsystemen, wie etwa TDMA- (time division multiple access: Vielfachzugriff im Zeitmuliplex) und CDMA-(code division multiple access: Vielfachzugriff im Codemultiplex)Systemen, werden Handoffs im Allgemeinen von einer Mobilstation initiiert und werden üblicherweise als Mobilstation-unterstützte Handoffs (MHAO: mobile assisted handoffs) bezeichnet. CDMA-MHAOs werden üblicherweise von der Mobilstation basierend auf Messungen von lokalen Pilotsignalen, die von benachbarten BTS-Sektoren und/oder BTSs ausgehen, initiiert, wobei jedes Pilotsignal eine Signalstärkenmessung Ec/Io (Energie pro Chip geteilt durch die Gesamtinterferenz) und einen zugeordneten Kurzcode-PN-Zeitversatz enthält. Jeder Kurzcode-PN-Zeitversatz entspricht einem speziellen Sektor in einem BTS-Abdeckungsgebiet und wird durch Zeitverschiebung (auch als Phasenverschiebung bezeichnet) einer vorbestimmten, pseudozufälligen Rauschsequenz, ausgehend von einem absoluten Zeitversatz, generiert.
In IS-95- und J-STD-008-CDMA-Systemen wird eine gemeinsame, pseudozufällige Rauschsequenz verwendet. Die pseudozufällige Rauschsequenz mit einer Bitrate von 1.228.800 bits (Chips) pro Sekunde, wird gemessen nach Chips zeitverschoben, um eine identifizierbare digitale Sequenz in dem Kommunikationssignal bereitzustellen. Beispielsweise entspricht ein PN-Versatz von 1 einer pseudozufälligen Rauschsequenz, verschoben um 64 Chips von einem absoluten Zeitversatz, während ein PN-Versatz von 2 einer pseudozufälligen Rauschsequenz, verschoben um 128 Chips von einem absoluten Zeitversatz entspricht. Entsprechend erfordert IS-95 extrem genaue Zeitsynchronisation, beispielsweise Synchronisation innerhalb +/–3 μs, bei jeder Basisanlage um einen Handoff zuverlässig an einem Mobilstation-Kommunikationssignal durchzuführen. Als ein Ergebnis empfangen die Basisstationen typischerweise ihre absolute Systemzeit (auch bekannt als Timing-Synchronisation) über einen globalen Positionsgebungssatelliten (GPS: global positioning satellite), obgleich andere genaue zentralisierte Timing-Quellen, wie etwa LORAN-C verwendet werden können.
Aus einer Reihe von Gründen, haben einige Basisstationen keinen Zugriff auf die System-Timing-Synchronisation. Diese Gründe können GPS-Ausfälle, Unwillen des Benutzers, GPS-Timing zu benutzen, sowie die physikalische Position der Basisstation umfassen. Wenn beispielsweise in einem CDMA-System kein GPS benutzt wird, wäre es wünschenswert, alle BTSs mit einer Master-BTS zeitlich zu synchronisieren. Bei einem anderen Beispiel ist es bei einer in einem U-Bahn-Tunnel positionierten Basisstation ohne den Vorzug der durch Sichtlinien-Zugriff auf GPS bereitgestellten System-Timing-Synchronisation sehr unwahrscheinlich eine Handoff-Fähigkeit für ein Mobilstations-Kommunikationssignal zur Verfügung zu stellen. Als ein Ergebnis lädt man sich, um eine Handoff-Fähigkeit für ein Mobilstations-Kommunikationssignal zur Verfügung zu stellen, zusätzliche Verkabelungskosten etc. auf, die mit der Bereitstellung des Zugriffs auf einen GPS-Empfänger verbunden sind.
Außerdem stellt die Verwendung von schnurlosen Telefonsystemen mit häuslicher Basis, die DS-CDMA-Technologie verwenden, eine andere Art von Synchronisationsproblem auf. Weil sie nicht zentral über ausgefeilte Synchronisationsquellen, wie etwa GPS, synchronisiert werden, ist es möglich, dass die Kurzcode-PN-Zeitversätze für benachbarte häusliche Basis-Sende-/Empfangsstationen "driften" bis sie wieder zueinander ausgerichtet werden. Beim Ausrichten werden Signale, die von einer häuslichen Basis-Sende-/Empfangsstation gesendet werden, destruktiv mit der anderen häuslichen Basis-Sende-/Empfangsstation interferieren und umgekehrt. Unglücklicherweise macht diese destruktive Interferenz eine oder beide der häuslichen Basis-Sende-/Empfangsstationen unbrauchbar, weil ihre zugeordnete Mobilstation nicht in der Lage sein wird, zwischen ihr und der benachbarten häuslichen Basis-Sende-/Empfangsstation zu unterscheiden.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Bereitstellung einer Taktanpassung für ein drahtloses Kommunikationssystem.
US-A-5,128,952 (Dornstetter et. al.) offenbart ein Verfahren zur Pseudo-Synchronisation in einem Kommunikationsnetzwerk.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen CDMA-Kommunikationssystems 100 gemäß dem Stand der Technik.
2 ist ein Zufallsüberwachungssystem für eine Mobilstation zur Verwendung in der Quellbasis-Sende-/Empfangsstation.
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bereitstellung einer Taktanpassung für das drahtlose Kommunikationssystem 100 gemäß der bevorzugten Realisierung der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Mobilstations-Überwachungssystem zur Verwendung bei einem schnurlosen Telefonsystem mit häuslicher Basis gemäß einer alternativen Realisierung der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein festes Fernsteuerungs-Überwachungssystem zur Verwendung in einem drahtlosen Kommunikationssystem gemäß einer weiteren Realisierung der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bereitstellung einer Taktanpassung für das drahtlose CDMA- Kommunikationssystem 100 gemäß der weiteren Realisierung der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Allgemein gesprochen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Bereitstellen einer Zeiteinstellung in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Eine Zeiteinstellung wird einer Basis-Sende-/Empfangsstation von einer Mobilstation zur Verfügung gestellt, um die Basis-Sende-/Empfangsstation mit der Referenzzeit des drahtlosen Kommunikationssystems zu synchronisieren. Auf ähnliche Weise wird unter Verwendung im Wesentlichen derselben Verfahren einer Basis-Sende-/Empfangsstation in einem häuslichen schnurlosen Telefonsystem eine Zeiteinstellung zum Zwecke der Verschiebung des Timings der Basis-Sende-/Empfangsstation in Bezug auf das Timing benachbarter Basis-Sende-/Empfangsstationen zur Verfügung gestellt.
Insbesondere wird in einem drahtlosen Kommunikationssystem, welches wenigstens eine erste und eine zweite Basis-Sende-/Empfangsstation enthält, ein Verfahren zum Bereitstellen einer Zeiteinstellung an die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation offenbart. Das Verfahren umfasst das Liefern einer Identität der ersten und zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation an eine Mobilstation und nachfolgend ein Verfolgen eines ersten Signals von der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation und eines zweiten Signals von der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation mittels der Mobilstation, basierend auf der Identität, um einen ersten und einen zweiten Zeitversatz zu ergeben. Das Verfahren umfasst weiter das Bestimmen einer Timing-Einstellungsberechnung durch die Mobilstation, basierend auf dem ersten und dem zweiten Zeitversatz durch die Mobilstation und dann das Senden der Timing-Einstellungsberechnung an die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen einer Drahtlos-Kommunikationssystemsynchronisation an eine unsynchronisierte Basis-Sende-/Empfangsstation in dem drahtlosen Kommunikationssystem. Das drahtlose Kommunikationssystem umfasst wenigstens eine erste und eine zweite Basis-Sende-/Empfangsstation, wobei die erste Basis-Sende-/Empfangsstation mit einer Systemreferenzzeit synchronisiert ist und die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation mit der System-Referenzzeit unsynchronisiert ist, wobei die Systemreferenzzeit eine Systemreferenz-Oszillatorfrequenz und eine absolute Referenzzeit enthält. Das Verfahren umfasst das Liefern einer Identität der ersten und zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation an eine Mobilstation und das nachfolgende Verfolgen eines ersten Signals von der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation durch die Mobilstation, basierend auf der Identität. Außerdem umfasst das Verfahren das Synchronisieren der Mobilstation mit der Systemreferenzzeit über das erste Signal und dann das Bestimmen eines tatsächlichen Zeitversatzes im Hinblick auf die absolute Referenzzeit des zweiten Signals von der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation mittels der Mobilstation. Und schließlich umfasst das Verfahren das Synchronisieren der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation mit der Systemreferenzzeit, basierend auf dem tatsächlichen Zeitversatz. In der Anmeldung wird auch eine entsprechende Vorrichtung zum Bereitstellen einer Drahtlos-Kommunikations systemsynchronisation an die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation offenbart.
Wir wenden uns nun den Zeichnungen zu, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen. 1 zeigt ein typisches drahtloses Kommunikationssystem 100 nach dem Stand der Technik. Das Kommunikationssystem 100 umfasst vorzugsweise ein zellulares Kommunikationssystem mit Vielfachzugriff im Direktsequenz-Code-Multiplex (DS-CDMA: direct sequence code division multiple access), wie etwa in dem Telecommunications Industry Associations Interim Standard 95A (TIA IS-95A) aufgestellt.
Das Kommunikationssystem 100 umfasst Basisanlagen 101, 106, 105, die ihren Dienst den Abdeckungsgebieten 122, 124 bzw. 126 zur Verfügung stellen und eine oder mehrere Mobilstationen, obgleich lediglich eine Mobilstation 103 gezeigt ist. Die Basisanlagen 101, 105 und 106 umfassen unter anderem eine Antenne 102, einen Prozessor 140 und einen Speicher 150. Die Basisanlage 101 umfasst ein Sende-/Empfangsgerät, welches codierte Kommunikationssignale an die Mobilstation 103 innerhalb eines Abdeckungsbereichs 122 der Basisanlage 101 sendet und codierte Kommunikationssignale von dieser empfängt. Ein RAKE-Empfänger innerhalb des Sende-/Empfangsgerätes liefert eine unabhängige Tracking-Fähigkeit für eingehende, Multipfad-codierte Kommunikationssignale von Mobilstationen, wobei die Konstruktion und der Betrieb von RAKE-Empfängern im Stand der Technik wohlbekannt sind. Auf ähnliche Weise umfasst die Mobilstation 103 ein Sende-/Empfangsgerät, welches codierte Kommunikationssignale an die Basisanlage 101 innerhalb eines Abdeckungsbereichs 122 sendet und codierte Kommunikationssignale von dieser empfängt.
Die Basisanlagen 101, 105 und 106 sind mit einem Basisstations-Controller (BSC) 130 gekoppelt, der unter anderem einen Prozessor 140 und einen Speicher 150 enthält und der seinerseits mit einer Mobilfunkvermittlungszentrale 160 verbunden ist, die ebenfalls einen Prozessor 140 und einen Speicher 150 enthält. Die Mobilfunkvermittlungszentrale 160 ist mit dem öffentlichen Telefonvermittlungsnetz PSTN: public switched Telefone network) 162 unter Verwendung bekannter Techniken verbunden.
Die Signale 107 und 111 werden zwischen der Mobileinheit 103 und der Basisanlage 101 über die Antenne 102 über ein Paar von Funkfrequenz-(RF-)Verbindungen geschickt. Das Paar von RF-Verbindungen umfasst ein Rückwärtsverbindungssignal 107 (Mobileinheit 103 an Basisanlage 101) und ein Vorwärtsverbindungssignal 111 (Basisanlage 101 an Mobileinheit 103). Das Rückwärtsverbindungssignal 107 umfasst einen Identifizierungscode oder eine für das Mobilfunkgerät einzigartige pseudozufällige lange Codemaske (nicht dargestellt). Dies führt zu einem für die Mobilstation einzigartigen langen Code der ausschließlich der Mobilstation 103 zugeordnet ist. Der für die Mobilstation einzigartige lange Code wird nachfolgend von einem Basisanlagen-RAKE-Empfänger verwendet, um eine spezielle Mobilstationssendung zu identifizieren. Das Vorwärtsverbindungssignal 111 umfasst einen pseudozufälligen Rausch-(PN-)Kurzcode, der zeitlich versetzt ist. Obgleich der PN-Kurzcode für alle PTS-Sektoren identisch ist, wird der jedem PTS-Sektor zugeordnete Zeitversatz so ausgewählt, dass jeder PTS-Sektor eindeutig identifizierbar ist.
Eine Systemreferenzzeit, die aus einer Systemreferenz-Oszillationsfrequenz und einer zugeordneten absoluten Refe renzzeit zusammengesetzt ist, wird den Basisanlagen 101, 105 und 106 über GPS-Empfängerantennen 104 (global positioning satellite) zur Verfügung gestellt, um die erforderliche Timing-Synchronisierung mit dem drahtlosen Kommunikationssystem 100 bereitzustellen. Für CDMA-Timing wird der Start der GPS-Zeit, 6. Januar 1980, 12:00:00 a.m. in Bezug genommen. Jeder BTS-Sektor wird mittels seines Zeitverschobenen PN-Kurzcodes zugeordnet und nachfolgend identifiziert. Der zeitlich verschobenen PN-Kurzcode, auch als ein PN-Kurzcode-Phasenversatz bekannt, wird gegen die absolute Referenzzeit gemessen. Solange die Oszillationsfrequenz jeder BTS im Wesentlichen gleich mit der Systemreferenz-Oszillationsfrequenz gehalten wird, bleibt ihr zugeordneter PN-Kurzcode-Zeitversatz konstant und identifizierbar. Wenn die Oszillationsfrequenz eines PTS-Sektors von der Systemreferenz-Oszillationsfrequenz abweicht, verschiebt sich sein zugeordneter PN-Kurzcodezeitversatz entweder nach oben oder nach unten. Verschieben des PN-Kurzcodezeitversatzes von ihrem zugeordneten Zeitversatz kann zur Unfähigkeit der Mobilstation 103 führen, ein Kommunikationssignal von einer ersten an eine zweite Basis-Sende-/Empfangsstation in dem drahtlosen Kommunikationssystem 100 per Handoff zu übergeben.
2 illustriert ein Zufallsmobilstationsüberwachungssystem zur Verwendung in dem drahtlosen CDMA-Kommunikaitonssystem 100, allgemein bezeichnet als Zufalls-Mobilstationssystem 200 gemäß einer bevorzugten Realisierung der vorliegenden Erfindung. Zum Zwecke der Diskussion umfasst das Zufalls-Mobilstationüberwachungssystem 200 eine erste Basis-Sende-/Empfangsstation (BTS) 101, die mit einer Systemreferenz-Oszillationsfrequenz und einer absoluten Re ferenzzeit über eine GPS-Antenne 104 verbunden ist und eine zweite BTS 201, die mit der Systemreferenz-Oszillationsfrequenz und der absoluten Referenzzeit unsynchronisiert ist. Die zweite BTS 201 kann entfernt positioniert sein, beispielsweise in einem U-Bahn Tunnel. Außerdem sind eine erste Mobilstation (MS) 103 und eine zweite MS (203) gezeigt, obgleich mehr Mobilstationen vorhanden sein können.
Die MS 103 empfängt Signale, einschließlich Pilot-, Paging- und Sync-Kanäle von der ersten BTS 101, gesendet von der Antenne 102 über eine Vorwärtsverbindung 11 sowie von der zweiten BTS 201 über eine Vorwärtsverbindung 212. Darüber hinaus kommuniziert die MS 103 mit der BTS 201 über eine Rückwärtsverbindung 211, welche die Fähigkeit zur Mitteilungsversendung über einen Zugriffskanal umfasst. Auf ähnliche Weise empfängt die MS 203 Signale, einschließlich Pilot-, Paging-, und Sync-Kanäle von der ersten BTS 101 über eine Vorwärtsverbindung 213 sowie von der zweiten BTS 201 über eine Vorwärtsverbindung 215. Die MS 203 kommuniziert auch mit der BTS 201 über eine Rückwärtsverbindung 214, die die Fähigkeit zur Mitteilungsversendung über einen Zugriffskanal umfasst.
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 zum Bereitstellen einer Zeiteinstellung an ein drahtloses Kommunikationssystem 100 gemäß der bevorzugten Realisierung der vorliegenden Erfindung. Insbesondere stellen in dem Verfahren 300 Zufalls-Mobilstationen 103 und 203 die Timing-Einstellungsberechnungen zur Verfügung, die notwendig sind, um einen lokalen Oszillator der zweiten BTS 201 auf die Systemreferenz-Oszillationsfrequenz, Zeit, Datum und Jahr einzustellen. Das Verfahren 300 startet bei Block 320, wo eine Identität der ersten BTS 101 und der zweiten BTS 201 an die Zufalls-Mobilstation 103 geliefert wird. Die Identifizierung umfasst eine erste Basisstationsidentitätsnummer und einen ersten PN-Kurzcode-Zeitversatz, der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation und eine zweite Basisstationsidentitätsnummer und einen zweiten PN-Kurzcode-Zeitversatz der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation an die Teilnehmerstation.
Als nächstes akuiriert bei Block 322 die Zufalls-Mobilstation 103, basierend auf der Identität, ein erstes Signal über die Vorwärtsverbindung 101 von der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation und verfolgt dieses sowie ein zweites Signal über die Vorwärtsverbindung 212 von der Basis-Sende-/Empfangsstation mittels der Mobilstation, um einen entsprechenden ersten und zweiten Zeitversatz zu erhalten. Als erstes sucht die Zufalls-Sende-/Empfangsstation 103 nach dem ersten Signal und verfolgt dieses durch Erfassen eines Pilotkanals des ersten Kanals von der Basis-Sende-/Empfangsstation über eine Korrelation mit einem PN-Kurzcode. Die Zufalls-Mobilstation 103 decodiert dann einen Sync-Kanal des ersten Signals, um den ersten PN-Kurzcode-Zeitversatz und die erste Basisidentifikationsnummer über eine kohärente Demodulation die von dem Pilotsignal zur Verfügung gestellt wird, zu verifizieren. Außerdem decodiert die Mobilstation 103 einen Paging-Kanal des ersten Signals, um eine Nachbarschaftsliste zu erhalten, die aus den PN-Kurzcode-Zeitversätzen besteht, die benachbarten Basis-Sende-/Empfangsstationen zugeordnet sind, einschließlich wenigstens einer zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation. Nach Verifizierung des ersten PN-Kurzcode-Zeitversatzes und der ersten Basisstationsidentifizierungsnummer aktiviert die Zufalls-Mobilstation 103 einen Phase-Lock-Loop- Algorithmus, um das Einstellen ihrer lokalen Oszillatorfrequenz zu starten, um eine Oszillatorfrequenz der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation zu synchronisieren. Gleichzeitig initiiert die Zufalls-Mobilstation 103 einen Timer (nicht dargestellt). Nach Ablauf des Timers friert die Zufalls-Mobilstation 103 den Phase-Lock-Loop-Algorithmus ein, wodurch sich eine stabile, freilaufende Lokaloszillatorfrequenz in der Mobilstation 103 ergibt, die im Wesentlichen gleich der Oszillatorfrequenz der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation ist. Ein Zufalls-Mobilstations-Controller extrahiert dann einen ersten Zeitversatz aus dem ersten Signal. Schließlich beendet die Zufalls-Mobilstation 103 das Verfolgen des ersten Signals.
Als zweites sucht die Zufalls-Mobilstation 103 nach dem zweiten Signal und verfolgt es durch Erfassen eines Pilotkanals des zweiten Signals von der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation über eine Korrelation mit dem PN-Kurzcode. Die Zufalls-Mobilstation 103 decodiert dann einen Sync-Kanal des zweiten Signals, um den zweiten PN-Kurzcode-Zeitversatz und die zweite Basisstationsidentifizierungsnummer über kohärente Demodulation, die von dem Pilotsignal bereitgestellt wird, zu verifizieren. Außerdem kann die Zufalls-Mobilstation 103 einen Paging-Kanal des zweiten Signals decodieren, um eine Nachbarschaftsliste zu erhalten, die aus den PN-Kurzcode-Zeitversätzen besteht, die benachbarten Basisstationssende-/Empfangsgeräten zugeordnet sind, einschließlich wenigstens dem ersten Basisstationssende-/Empfangsgerät. Nach Verifizierung des zweiten PN-Kurzcode-Zeitversatzes und der zweiten Basisstationsidentifizierungsnummer aktiviert die Zufalls-Mobilstation 103 einen Phase-Lock-Loop-Algorithmus, um ein Einstellen ihrer Lokal oszillatorfrequenz zu beginnen, um eine Oszillatorfrequenz des zweiten Basisstationssende-/Empfangsgerätes zu synchronisieren. Gleichzeitig startet die Zufalls-Mobilstation 103 ihren Timer. Nach Ablauf des Timers extrahiert der Zufalls-Mobilstationscontroller einen zweiten Zeitversatz aus dem zweiten Signal.
Bei Block 324 bestimmt die Zufalls-Mobilstation 103 eine Timing-Einstellungsberechnung, basierend auf dem ersten Zeitversatz des ersten Signals von der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation und eines zweiten Zeitversatzes des zweiten Signals von der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation. Zuerst berechnet ein Controller in der Zufalls-Mobilstation 103 eine Zeitversatzdifferenz zwischen den ersten und zweiten PN-Kurzcode-Zeitversätzen, die aus der Identifizierung resultieren, um einen erwünschten Zeitversatz zu bilden. Der Controller berechnet dann eine Differenz zwischen dem ersten Zeitversatz und dem zweiten Zeitversatz, um einen gemessenen Zeitversatz zu bilden. Schließlich vergleicht der Controller den erwünschten Zeitversatz mit dem gemessenen Zeitversatz, um eine Timing-Einstellungsberechnung zu bestimmen.
Bei Block 326 sendet die Zufalls-Mobilstation 103 die Timing-Einstellungsberechnung an das zweite Basisstationssende-/Empfangsgerät. Die Zufalls-Mobilstation 103 sendet eine Zugriffskanalmitteilung über die Rückwärtsverbindung 211 an die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation 201. Die Zugriffskanalmitteilung umfasst die Timing-Einstellungsberechnung. Als Antwort auf den Empfang der Zugriffskanalmitteilung, die die Timing-Zugriffsmitteilung umfasst, stellt die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation 201 ihren zweiten Zeitversatz äquivalent zu dem zweiten PN-Kurzcode- Zeitversatz ein, wodurch sich ein PN-Kurzcode-Zeitversatz ergibt, der mit der absoluten Referenzzeit der ersten Basisstation synchronisiert ist. Außerdem stellt die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation 201 ihre Lokaloszillatorfrequenz ein, wodurch sich eine Lokaloszillatorfrequenz in dem zweiten Basisstationssende-/Empfangsgerät ergibt, die im Wesentlichen gleich der Systemreferenzoszillatorfrequenz der ersten Basisstation ist.
Bei einer weiteren Realisierung mittelt die zweite BTS 201 die Timing-Einstellungsberechnung mit einer vorangehenden oder mehreren vorangehenden Timing-Einstellungsberechnungen, um eine neue Timing-Einstellungsberechnung zu bilden. Nachfolgende Einstellung des zweiten Zeitversatzes wird dann basierend auf der neuen Timing-Einstellungsberechnung durchgeführt.
Weiter können mehrere Phase-Lock-Loop-Algorithmen simultan verwendet werden. Beispielsweise kann die Zufalls-Mobilstation 103 zwei Phase-Lock-Loop-Algorithmen verwenden, wenn sie ein ersten Signal von der ersten BTS 101 und ein zweites Signal von der zweiten BTS 201 simultan verfolgt; der erste Phase-Lock-Loop-Algorithmus rastet auf das erste Signal ein und verfolgt dieses und der zweite Phase-Lock-Loop-Algorithmus rastet auf das zweite Signal ein und verfolgt dieses.
4 ist ein Mobilstationsüberwachungssystem zur Verwendung bei einem häuslichen schnurlosen Telefonsystem, allgemein bezeichnet als häusliches Schnurlostelefonsystem 400, gemäß einer alternativen Realisierung der vorliegenden Erfindung. Das häusliche Schnurlostelefonsystem 400 umfasst eine erste Basis-Sende-/Empfangsstation 402 in Kommunikation mit einer Mobilstation (nicht dargestellt) über eine Vorwärtsverbindung 412 und eine Rückwärtsverbindung (nicht dargestellt). Die Vorwärtsverbindung 412 wird verwendet, um ein erstes Signal zu senden. Die erste Basis-Sende-/Empfangsstation 402 ist in einer ersten Wohnung 421 positioniert. Außerdem umfasst das häusliche Schnurlostelefonsystem 400 eine zweite Basis-Sende-/Empfangsstation 401 in Kommunikation mit einer Mobilstation 403 über eine Vorwärtsverbindung 415 und Rückwärtsverbindung 414. Die Vorwärtsverbindung 415 wird benutzt, um ein zweites Signal zu senden. Die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation 401 und die Mobilstation 403 sind in einer zweiten Wohnung 420 positioniert. Obgleich die Mobilstation 403 lediglich in Kommunikation mit der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation 401 dargestellt ist, kann sie auch Signale überwachen, die von lokalen Basis-Sende-/Empfangsstationen gesendet werden, beispielsweise ein Signal, welches auf der Vorwärtsverbindung 412 von der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation 402 gesendet wird.
Zum Zwecke der Diskussion arbeiten die erste Basis-Sende-/Empfangsstation 402 und die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation 401 anfänglich mit unterschiedlichen Zeitversätzen, hier bezeichnet als erster PN-Kurzcode-Zeitversatz und zweiter PN-Kurzcode-Zeitversatz. Als ein Resultat der unterschiedlichen Zeitversätze ist das erste Zeitsignal, welches auf der Vorwärtsverbindung 412 gesendet wird, kein Störer für das zweite Signal, welches auf der Vorwärtsverbindung 415 gesendet wird. Aufgrund von Umgebungsbedingungen, Lokaloszillatorfrequenz und -genauigkeit sowie aufgrund des Verstreichens der Zeit können jedoch der erste und zweite PN-Kurzcode-Zeitversatz beginnen, aufeinander zu zu driften. Folglich ist es möglich, dass das ers te Signal, welches auf der Vorwärtsverbindung 412 gesendet wird, mit dem zweiten Signal, welches auf der Vorwärtsverbindung 415 gesendet wird, interferiert.
Daher wird in Betracht gezogen, das Verfahren zum Bereitstellen einer Zeiteinstellung in einem drahtlosen Kommunikationssystem, welches in Verbindung mit 3 beschrieben wurde, auf ein häusliches Schnurlostelefonsystem 400 anzuwenden. Man wird weiter erkennen, dass eine Zeiteinstellung der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation 401 in dem häuslichen Schnurlostelefonsystem 400 vorteilhaft wäre, zum Zweck des Desynchronisierens benachbart positionierter Basis-Sende-/Empfangsstationen, beispielsweise der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation 402 und der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation 401. Da das in 4 dargestellte drahtlose Kommunikationssystem ein häusliches Schnurlostelefonsystem ist, würde die Mobilstation 403 die Timing-Anpassungsberechnung lediglich an die zweite BTS 101 über die Rückwärtsverbindung 414 senden.
Beispielsweise würde im Fall, dass der Lokaloszillator der ersten BTS 402 bei einer schnelleren Geschwindigkeit arbeitet als der Lokaloszillator der zweiten BTS 401, die Timing-Anpassungsberechnung die zweite BTS 401 anweisen, ihre Lokaloszillatorfrequenz zu erhöhen. Auf ähnliche Weise würde, falls der Lokaloszillator der ersten BTS 402 bei einer langsameren Geschwindigkeit arbeitet, als der Lokaloszillator der zweiten BTS 401, die Timing-Anpassungsberechnung die zweite BTS 401 anweisen, ihre Lokaloszillatorfrequenz zu senken. Außerdem könnte, falls der zu der ersten BTS 402 gehörige PN-Kurzcode innerhalb weniger Chips, z.B. zwei Chips, von einer Ausrichtung mit dem zu der zweiten BTS 401 gehörigen Kurzcode entfernt wäre, die Timing-Einstellungsberechnung genutzt werden, um die zweite BTS 401 anzuweisen, beispielsweise 5 Chips in der Zeit zu springen. Daher kann das erwünschte Resultat, die PN-Kurzcode-Zeitverstätze, die zu benachbarten Basis-Sende-/Empfangsstationen, wie etwa denjenigen in dem häuslichen Schnurlostelefonsystem 400, gehören, davon abzuhalten, nach innerhalb einer vorbestimmten Zeitversatzdifferenz aneinander zu geraten, unter Verwendung der oben in Verbindung mit 3 beschriebenen Verfahren erreicht werden.
Bei einer weiteren Realisierung wurde in Betracht gezogen, dass die Timing-Einstellungsberechnung, die von den Zufalls-Mobilstationen bereitgestellt wird, ersetzt werden kann durch eine Timing-Einstellungsberechnung, die von einem Festpositionsüberwachungsmobilfunkgerät FLMM: fixed location monitoring mobile), welches zwischen der ersten BTS 101 und der zweiten BTS 201 angeordnet ist, durchgeführt wird. Das FLMM kann als eine speziell zugeschnittene Mobilstation aktiviert werden, die an einer festen Position installiert ist, die als ihre primäre Funktion die Fähigkeit zum Synchronisieren unsynchronisierter Basis-Sende-/Empfangsstationen hat.
5 illustriert ein fixiertes Fernüberwachungssystem zur Verwendung in dem drahtlosen Kommunikationssystem 100 gemäß der weiteren Realisierung der vorliegenden Erfindung. Das fixierte Fernüberwachungssystem 200 umfasst eine Basis-Sende-/Empfangsstation (BTS) 101, die mit einer Systemreferenzzeit synchronisiert ist, und eine zweite BTS 201, die mit der Systemreferenzzeit unsynchronisiert ist. Die Systemreferenzzeit umfasst eine Systemreferenzoszillationsfrequenz und eine zugeordnete absolute Referenzzeit, die von der GPS-Zeit abgeleitet ist, welche an der BTS 101 über eine GPS-Antenne 104 empfangen wird. Die zweite BTS 201 kann entfernt positioniert sein, beispielsweise in einem U-Bahn Tunnel. Außerdem ist eine Teilnehmerstation, beispielsweise ein Festpositionsüberwachungsmobilfunkgerät (FLMM) 400 (weiter in Verbindung mit 5 und 6 diskutiert) gezeigt.
Das FLMM kann als eine speziell zugeschnittene Mobilstation aktiviert sein, die an einer festgelegten Position installiert ist, die ihre primäre Funktion in der Fähigkeit zum Synchronisieren unsynchronisierter Basis-Sende-/Empfangsstationen hat. Das FLMM 550 umfasst eine FLMM-Antenne 504 zum Senden und Empfangen drahtloser Kommunikationssignale auf Vorwärts- und Rückwärtsverbindungen 111, 511 und 513, einen Empfänger zum Decodieren empfangener Signale, einen FLMM-Controller 506 und einen Timer 508, der auf den Controller 506 anspricht. Das FLMM 550 ist strategisch positioniert, um Kommunikation mit der ersten BTS 101 und der zweiten BTS 201 zu erlauben. Das FLMM 550 empfängt Signale, einschließlich Pilot-, Paging-, und Sync-Kanäle, von der ersten BTS 101 über eine Vorwärtsverbindung 111. Auf ähnliche Weise empfängt das FLMM 550 Signale, einschließlich Pilot-, Paging-, und Sync-Kanäle von der zweiten BTS 201 über eine Vorwärtsverbindung 511. Darüber hinaus kommuniziert das FLMM 550 mit der BTS 511 über eine Rückwärtsverbindung 513, welcher eine Mitteilungsübermittlungsfähigkeit über einen Zugriffskanal sowie Sprach- und Datenfähigkeit über einen Verkehrskanal beinhaltet.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zum Bereitstellen einer Drahtlos-Kommunikationssystemsynchronisierung an eine unsynchronisierte Basis-Sende-/Empfangsstation gemäß der weiteren Realisierung der vor liegenden Erfindung. Insbesondere koordiniert in dem Verfahren 600 ein Festpositionsüberwachungsmobilfunkgerät (FLMM) 400 die Schritte, die erforderlich sind, um der zweiten BTS 201 die Systemreferenzzeit zur Verfügung zu stellen.
Das Verfahren 600 startet bei Block 620, wo eine Identität der ersten BTS 101 und der BTS 201 an das FLMM 550 geliefert wird. Die Identität umfasst eine Identifikationsnummer und einen der ersten BTS 101 zugeordneten PN-Kurzcode-Zeitversatz. Die Identität umfasst auch eine Entfernung zwischen der BTS 101 und dem FLMM 550. Auf ähnliche Weise umfasst die Identität eine Identifikationsnummer und einen der zweiten BTS 201 zugeordneten PN-Kurzcode-Zeitversatz sowie ihre Entfernung von dem FLMM 550. Die Identität kann über eine Anzahl von Wegen an das FLMM 550 geliefert werden. Beispielsweise kann die Identität dem FLMM 550 über Durch-die-Luft-Mitteilungübermittlung von einer Datenbank geladen werden oder sie kann von einer Programmierungsmöglichkeit 510, die direkt mit dem FLMM 550 verbunden ist, bereitgestellt werden.
Als erfasst erhält in Block 622 das FLMM 550 ein erstes Signal von der ersten BTS 101, basierend auf der Identität. Das erste Signal umfasst einen für die erste Basisanlage 101 spezifischen Pilotkanal, der von dem FLMM 550 verwendet wird, um eine Synchronisierung mit der ersten Basisanlage 101 zu erreichen. Das erste Signal umfasst auch einen Sync-Kanal, der, wenn demoduliert und decodiert, die Zeit des Pilot-PN-Versatzes der ersten BTS 101 im Verhältnis zu der Systemreferenzzeit bereitstellt. Das erste Signal umfasst weiter einen Paging-Kanal, der unter anderem Nachrichten sendet, die Nachbarschaftslisten von Pilot-PN- Versätzen enthalten. Außerdem wird ein Zweiwege-Verkehrskanal über die Vorwärtsverbindung 111 und eine Rückwärtsverbindung (nicht dargestellt) zur Verfügung gestellt. Der Pilotkanal wirkt, um eine kohärente Zeitreferenz für Sync-, Paging-, und Verkehrskanäle zur Verfügung zu stellen.
Die Akquisition und Verfolgung des ersten Signals durch das FLMM 550 geschieht wie folgt.
Als erstes sucht das FLMM 550 nach einem dem ersten Signal zugeordnetem Pilotkanal auf der Vorwärtsverbindung 111 durch Korrelation mit dem PN-Kurzcode in der Zeitdomäne. Nach Korrelation wird ein dem gesendeten ersten Signal zugeordneter Sync-Kanal mittels eines Empfängers 507 in dem FLMM 550 decodiert, um den zugeordneten PN-Kurzcode-Zeitversatz (auch bekannt als die Zeit des PN-Versatzes der BTS im Verhältnis zur Systemzeit) sowie die Identifikationsnummer der ersten BTS 101 zu verifizieren. Nachdem das FLMM 550 den der ersten BTS 101 zugeordneten Sync-Kanal decodiert hat, kann ein Pilotsucher in dem FLMM-Empfänger 507 fortfahren, den Pilotkanal zu verfolgen, während die Oszillationsfrequenz und die absolute Referenzzeit der ersten BTS 101 beibehalten werden.
Das FLMM 550 kann vor dem Korrelieren des Pilotkanals und vor dem Decodieren des dem ersten von der BTS 101 gesendeten Signal zugeordneten Sync-Kanals durch einen oder mehrere Pilotkanäle suchen, die benachbarten BTS's zugeordnet sind. Außerdem kann das FLMM 550 die Identifikationsnummer der ersten BTS 101 verifizieren sowie eine Nachbarschaftsliste, die aus benachbarten PN-Kurzcodeversätzen besteht, durch Decodieren eines Paging-Kanals erhalten, der dem ersten auf der Vorwärtsverbindung 101 gesendeten Signal zugeordnet ist.
Nach Verfolgen des der ersten BTS 101 zugeordneten Signals, synchronisiert das FLMM 550 seine Lokaloszillatorfrequenz mit der Systemreferenzoszillatorfrequenz der ersten BTS 101 bei Block 624. Außerdem stellt das FLMM 550 seine lokale Zeit, Datum und Jahr synchronisiert mit Bezug zu der absoluten Referenzzeit der ersten BTS 101 ein. Vor dem Decodieren des dem ersten von der BTS 101 gesendeten Signal zugeordneten Sync-Kanals ist das FLMM 550 nicht mit einer speziellen Zeit, Datum und Jahr synchronisiert. Darüber hinaus ist der Lokaloszillator des FLMM's 400 nicht mit irgendeiner BTS-Lokaloszillatorfrequenz synchronisiert. Die Synchronisierung beginnt durch Aktivierung eines Phase-Lock-Loop-Algorithmus (nicht dargestellt) im FLMM 550, um damit zu beginnen, seine Lokaloszillatorfrequenz einzustellen, um sie mit der Systemreferenzoszillatorfrequenz der ersten BTS 101 zu synchronisieren. Anschließend an die Aktivierung des Phase-Lock-Loop-Algorithmus wird ein Timer 508 in dem FLMM 550 über einen FLMM-Controller 506 aktiviert. Der Timer 508 überwacht ein voreingestelltes Zeitintervall, welches, wenn gestartet, ausreichend Zeit lässt, dass eine Synchronisierung zwischen FLMM 550 und erster BTS 101 erfolgen kann. Nach Ablauf des Timers 508 friert der FLMM-Controller 506 den Phase-Lock-Loop-Algorithmus ein, wodurch sich eine stabile, freilaufende Lokaloszillatorfrequenz in dem FLMM 550 ergibt, die im Wesentlichen gleich der Systemreferenzoszillatorfrequenz der ersten BTS 101 ist, ohne dass das Verfolgen des ersten Signals weiter durchgeführt würde.
Als nächstes bestimmt in Block 626 das FLMM einen tatsächlichen Zeitversatz einer zweiten BTS 201 in Bezug auf die absolute Referenzzeit. Die zweite BTS 201 ist nicht mit der Systemreferenzzeit synchronisiert. Das erste FLMM 550 erhält ein zweites Signal von der zweiten BTS 201, basierend auf der Identität oder der Nachbarschaftsliste, die sich aus einem Demodulieren des dem ersten Signal zugeordneten Paging-Kanals ergibt. Das zweite Signal enthält einen für die zweite Basisanlage 201 spezifischen Pilotkanal und wird von dem FLMM 550 benutzt, um eine Synchronisierung mit der zweiten Basisanlage 201 zu erreichen. Das zweite Signal enthält auch einen Sync-Kanal, der, wenn demoduliert und decodiert, die Zeit des Pilot-PN-Versatzes der zweiten BTS 201 im Bezug auf die Systemreferenzzeit bereitstellt. Das zweite Signal enthält weiter einen Paging-Kanal, der unter anderem Mitteilungen, einschließlich Nachbarschaftslisten von Pilot-PN-Versätzen sendet. Außerdem wird ein Zweiwege-Verkehrskanal über die Vorwärtsverbindung 511 und die Rückwärtsverbindung 513 zur Verfügung gestellt.
Akquisition und Verfolgung des zweiten Signals durch das FLMM 550 sind im wesentlichen ähnlich der Akquisition und dem Verfolgen des ersten Signals, beschrieben in Verbindung mit Block 622 (oben). Nach Verifizierung des Erhalts des zweiten Signals, ergibt Decodieren eines dem auf der Vorwärtsverbindung 511 gesendeten zweiten Signal zugeordneten Sync-Kanals einen tatsächlichen Zeitversatz, der der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation 201 zugeordnet ist. Der tatsächliche Zeitversatz wird dann von dem FLMM-Controller 506 extrahiert. Aufgrund von Umgebungsbedingungen etc. kann es sein, dass das FLMM 550 mehrere Pilot-/Sync-Kanalsignale, die zu benachbarten BTSs gehören durchi teriert oder durchsucht, um die der zweiten BTS 201 zugeordnete Identifikationsnummer zu lokalisieren. Nach dem Decodieren extrahiert der FLMM-Controller 506 einen tatsächlichen Zeitversatz zur Verwendung bei der nachfolgenden Berechnung, beschrieben in Verbindung mit Block 628 (unten).
Als letztes synchronisiert in Block 628 das FLMM 550 die zweite BTS 201 mit der Systemreferenzoszillatorfrequenz und der absoluten Referenzzeit wie folgt. Als erstes berechnet der FLLM-Controller 560 eine Zeitversatzdifferenz zwischen den ersten und zweiten PN-Kurzcodezeitversätzen, die über die Identität geliefert werden, um einen erwünschten Zeitversatz zu bilden. Dann berechnet es eine Differenz zwischen dem tatsächlichen Zeitversatz der zweiten BTS 201 und dem erwünschten Zeitversatz, um eine Timing-Einstellungsberechnung zu bilden. Außerdem berechnet der FLMM-Controller 506 eine zeitliche Differenz zwischen der absoluten Referenzzeit und der Zeit, dem Datum und Jahr der zweiten BTS 201.
Die Berechnungen des FLMM-Controllers 506 erfolgen in Chips, wobei vielfache von 64 Chips einem PN-Versatz entsprechen. Beispielsweise entspricht ein PN-Versatz von eins einer pseudozufälligen Rauschsequenz, verschoben um 64 Chips von einem absoluten Zeitversatz, während ein PN-Versatz von zwei einer pseudozufälligen Rauschsequenz, verschoben um 128 Chips von einem absoluten Zeitversatz, entspricht.
Ein auf der Rückwärtsverbindung 513 getragenes Zugriffskanalsignal, einschließlich einer Timing-Messungsmitteilung, wird nachfolgend von dem FLMM 550 an die BTS 201 gesendet, um eine angemessene Einstellung wie folgt durchzuführen. Zuerst wird die Timing- Einstellungsberechnung in dem Phase-Lock-Loop-Algorithmus der zweiten BTS 201 benutzt. Der Phase-Lock-Loop-Algorithmus gibt dann ein Korrektursignal an den Lokaloszillator der zweiten BTS 210 aus, um deren Lokaloszillatorfrequenz im Wesentlichen gleich der Systemreferenzoszillatorfrequenz der ersten Basisstation einzustellen. Außerdem wird das Korrektursignal benutzt, um die Zeit, Datum und Jahr einzustellen, so dass Zeit, Datum und Jahr mit der absoluten Referenzzeit der ersten BTS 101 synchronisiert sind.
Um die Mitteilung in dem Zugriffskanalsignal auf der Rückwärtsverbindung 513 zu senden, muss das FLMM 550 zuerst seine Lokaloszillatorfrequenz so abstimmen, dass sie mit der Lokaloszillatorfrequenz der zweiten BTS 201 übereinstimmt. Das FLMM 550 vollzieht die Abstimmung durch Aktivieren seines Phase-Lock-Loop-Algorithmus, um ein Einstellen seiner Lokaloszillatorfrequenz zu beginnen, um sie mit dem tatsächlichen Zeitversatz der BTS 201 zu synchronisieren. Sobald es synchronisiert ist, kann das FLMM 550 eine Zugriffskanalmitteilung an die zweite BTS 201 ermöglichen. Als ein Ergebnis wird die Timing-Messungsmitteilung von der zweiten BTS benutzt, um ihren Lokaloszillator, Zeit, Datum und Jahr zu korrigieren oder mit der Systemreferenzoszillatorfrequenz und der absoluten Referenzzeit zu synchronisieren.
Obgleich in Verbindung mit den 5 und 6 nur eine unsynchronisierte BTS, die zweite BTS 201, diskutiert wurde, ist es möglich, mehr als eine unsynchronisierte BTS in dem drahtlosen Kommunikationssystem 100 zu haben. Im Fall mehrerer unsynchronisierter BTSs können mehrere FLMMs eines zwischen jedem Paar unsynchronisierter BTSs verwendet werden, um die Synchronisationsmitteilungsübermittlung zwischen den unsynchronisierten BTSs zu schalten. Entsprechend können, falls eine BTS mit der Systemreferenzoszillatorfrequenz und Systemreferenzzeit synchronisiert ist, die unsynchronisierten BTSs in dem drahtlosen Kommunikationssystem 100 unter Verwendung des in 6 beschriebenen Verfahrens synchronisiert werden.
Außerdem kann ein Pilotsucheralgorithmus (nicht dargestellt) in dem FLMM-Controller 506 zur zeitlichen Synchronisierung des FLMM 550 mit der ersten BTS 101 wie folgt benutzt werden. Zunächst wird eine Verifizierung des Empfangs des ersten auf der Vorwärtsverbindung 111 gesendeten Signals durch Decodierung seines Synch-Kanals durchgeführt. Als zweites verwendet der FLMM 550 den Pilotsucheralgorithmus, um die Einstellung seines Phase-Lock-Loop-Algorithmus so zu steuern, dass seine Lokaloszillatorfrequenz im Wesentlichen gleich der Systemreferenzoszillatorfrequenz der ersten BTS 101 ist. Gleichzeitig erhält das FLMM 550 das zweite auf der Vorwärtsverbindung 511 von der zweiten BTS 201 gesendete Signal und synchronisiert, basierend auf den Timing-Einstellungsberechnungen (oben diskutiert) die zweite BTS 201.
Obgleich im wesentlichen ähnlich, weist die weitere Realisierung, die das FLMM benutzt, im Vergleich zu der bevorzugten Realisierung, die Zufalls-Mobilstationen verwendet, einige Unterschiede auf, wie folgt. Wenn das FLMM benutzt wird, können die Entfernungsmessungen zur ersten BTS 101 und zur zweiten BTS 201 von dem FLMM benutzt werden, um die Genauigkeit der Timing-Einstellungsberechnung zu verbessern. Wenn beispielsweise das FLMM einen Kilometer von der ersten BTS 101 und zwei Kilometer von der zweiten BTS 201 entfernt ist und die zweite BTS 101 und zweite BTS 201 zeitlich synchronisiert sind, werden ein erstes und ein zweites Signal, die gleichzeitig von der ersten und der zweiten BTS 101 und 201 versendet werden, 3,3 Mikrosekunden versetzt ankommen. Die zeitliche Differenz der Ankunft zwischen dem ersten und dem zweiten Signal, gekoppelt mit möglichen Multipfad-Fortpflanzungsverzögerungen, kann beim Berechnen der Timing-Einstellungsberechnung verwendet werden.
Zweitens kann sich eine Zufalls-Mobilstation in einem aktiven Ruf befinden und folglich einen Verkehrskanal zur Mitteilungsübermittlung und für Synchronisationsmessungen verwenden. Das FLMM wird nicht notwendigerweise einen Verkehrskanal nutzen. Drittens könnte ein Mobilstations-Controller in einer Zufalls-Mobilstation Zeitkanalzugriffsmitteilungen zum Zwecke der Zeiteinstellung auf eins pro Zufalls-Handoff von der ersten BTS 101 und zweiten BTS 102 oder umgekehrt limitieren, wohingegen der FLMM Zugriff Mitteilungen zu vorbestimmten Intervallen leiten könnte. Schließlich sorgt die bevorzugte Realisierung für mehrere Timing-Einstellungsberechnungen, die, wenn gemittelt, verwendet werden, um die Lokaloszillatorfrequenz, Zeit, Datum und Jahr in der zweiten BTS 201 einzustellen. Bei der alternativen Realisierung wird eine diskrete Timing-Einstellungsberechnung, basierend auf dem tatsächlichen Versatz der zweiten BTS 201, verwendet, um die Lokaloszillatorfrequenz, Zeit, Datum und Jahr in der zweiten BTS 201 einzustellen.
Der IS-95A-Vorwärtsverbindungskanal und die Mobilstation und ihre Anwendung in drahtlosen CDMA-Systemen wurden hier speziell genannt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf jeden digitalen Kanal anwendbar, einschließlich, jedoch nicht limitiert auf den Rückwärtsverbindungs-IS-95A-Kanal, alle Breitband-Vorwärts- und Rückwärtsverbindungskanäle und alle Vorwärts- und Rückwärtsverbindungs-TDMA-Kanälen in allen TDMA-Systemen, wie etwa Group Special Mobile (GSM), einem europäischen TDMA-System, dem Pacific Digital Cellular (PDC), einem japanischen TDMA-System und dem Interim Standard 54 (IS-54), einem US TDMA-System.
Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung, die sich auf ein zellualar basiertes digitales Kommunikationssystem beziehen, umfassen, sind jedoch nicht limitiert auf persönliche Kommunikationssysteme, Bündelsysteme, Satellitensysteme und Datennetzwerke. Gleichermaßen sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindungen anwendbar auf alle Arten digitaler Funkfrequenzkanäle und auch anwendbar auf andere Typen von Kommunikationskanälen, wie etwa Funkfrequenz-Signalgebungskanäle, elektronische Datenbusse, drahtlose Kanäle, optische Faserverbindungen und Satellitenverbindungen.
Es wird weiter offensichtlich sein, dass andere Formen der Erfindung und andere Realisierungen als die oben speziell beschriebenen Realisierungen in Betracht gezogen werden können, ohne sich vom Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente zu entfernen.

Claims

Verfahren in einem drahtlosen Kommunikationssystem, umfassend wenigstens eine erste und eine zweite Basis-Sende-/Empfangsstation, wobei das Verfahren zum Bereitstellen einer Zeiteinstellung an die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation dient und wobei das Verfahren die Schritte umfasst Empfangen (320) einer Identität der ersten und zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation an einer Mobilstation, wobei der Schritt des Empfangens der Identität den Schritt des Empfangens einer ersten Basisstationsidentifizierungsnummer und eines ersten Pseudorausch-, im Folgenden als PN- bezeichnet, Kurzcode-Zeitversatzes des ersten Basisstationssende-/Empfangsgerätes und einer zweiten Basisstationsidentifizierungsnummer und eines zweiten PN-Kurzcode-Zeitversatzes des zweiten Basisstationssende-/Empfangsgerätes umfasst, wobei das zweite Basisstationssende-/Empfangsgerät ein Timing so einstellt, dass das zweite Basisstationssende-/Empfangsgerät zeitlich mit dem ersten Basisstationssende-/Empfangsgerät synchronisiert wird; Verfolgen (322) eines ersten Signals von der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation und eines zweiten Signals von der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation mittels der Mobil station, basierend auf der Identität, um einen ersten und einen zweiten Zeitversatz zu ergeben, wobei der Schritt des Verfolgens des ersten Signals durch die Mobilstation die Schritte umfasst: gekennzeichnet durch: Erfassen (322) eines Pilotkanals des ersten Signals von dem ersten Basisstationssende-/Empfangsgerät durch Korrelation mit einem PN-Kurzcode durch die Mobilstation; Decodieren (326) eines Sync-Kanals des ersten Signals, um den ersten PN-Kurzcode-Zeitversatz und die erste Basisstationsidentifizierungsnummer durch von dem Pilotsignal bereitgestellte kohärente Demodulation zu verifizieren; Decodieren (326) eines Paging-Kanals des ersten Signals, um eine Nachbarschaftsliste zu erhalten, die aus PN-Kurzcode-Zeitversätzen besteht, die zu benachbarten Basisstationssende-/Empfangsgeräten, einschließlich wenigstens dem zweiten Basisstationssende-/Empfangsgerät, gehören; Aktivieren (326) eines Phase-Lock-Loop-Algorithmus in der Mobilstation, um ein Einstellen einer Lokaloszillatorfrequenz der Mobilstation zu starten, um sie mit einer Oszillatorfrequenz des ersten Basisstationsende-/Empfangsgerätes zu synchronisieren; Starten (326) eines Timers in der Mobilstation bei Aktivierung des Phase-Lock-Loop-Algorithmus; Einfrieren (326) des Phase-Lock-Loop-Algorithmus bei Ablauf des Timers, wodurch sich eine stabile, freilaufende Lokaloszillatorfrequenz in der Mobilstation ergibt, die im Wesentlichen gleich der Oszilla torfrequenz der ersten Basis-Sende-/Empfangsstation ist; Extrahieren (324) eines ersten Zeitversatzes aus dem ersten Signal durch einen Mobilstations-Controller; und Beenden (324) des Verfolgens des ersten Signals durch die Mobilstation; Bestimmen (326) einer Timing-Einstellungsberechnung basierend auf dem ersten Zeitversatz des ersten Signals und dem zweiten Zeitversatz des zweiten Signals durch die Mobilstation; und Senden (326) der Timing-Einstellungsberechnung an das zweite Basisstationssende-/Empfangsgerät.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Mobilstation eine Zufallsmobilstation, umfassend einen Mobilstations-Controller zum Berechnen einer Timing-Einstellungsberechnung, ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verfolgens des zweiten Signals durch die Mobilstation die Schritte umfasst: Erfassen eines Pilotkanals des zweiten Signals von dem zweiten Basisstationssende-/Empfangsgerät durch Korrelation mit dem PN-Kurzcode durch die Mobilstation; Decodieren eines Sync-Kanals des zweiten Signals durch die Mobilstation, um den ersten PN-Kurzcode-Zeitversatz und die zweite Basisstationsidentifizierungsnummer durch von dem Pilotsignal bereitgestellte kohärente Demodulation zu verifizieren; und Decodieren eines Paging-Kanals des zweiten Signals, um eine Nachbarschaftsliste zu erhalten, die aus PN-Kurzcode-Zeitversätzen besteht, die zu benachbarten Basisstationssende-/Empfangsgeräten, einschließlich wenigstens dem ersten Basisstationssende-/Empfangsgerät, gehören.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Schritt des Verfolgens des zweiten Signals weiter die Schritte umfasst: Aktivieren des Phase-Lock-Loop-Algorithmus der Mobilstation, um ein Einstellen einer Lokaloszillatorfrequenz der Mobilstation zu starten, um sie mit einer Oszillatorfrequenz des zweiten Basisstationssende-/Empfangsgerätes zu synchronisieren; und Extrahieren eines zweiten Zeitversatzes aus dem zweiten Signal durch einen Mobilstations-Controller.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der Schritt des Bestimmens einer Timing-Einstellungsberechnung, basierend auf dem ersten Zeitversatz des ersten Signals und dem zweiten Zeitversatz des zweiten Signals die Schritte umfasst: Berechnen einer Zeitversatzdifferenz zwischen den ersten und zweiten PN-Kurzcode-Zeitversätzen, um einen erwünschten Zeitversatz zu bilden; Berechnen einer Zeitversatzdifferenz zwischen dem ersten Zeitversatz und dem zweiten Zeitversatz, um einen gemessenen Zeitversatz zu bilden; und Vergleichen des erwünschten Zeitversatzes mit dem gemessenen Zeitversatz durch den Mobilstations-Controller, um die Timing-Einstellungsberechnung zu bestimmen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der Schritt des Sendens der Timing-Einstellungsberechnung an das zweite Basisstationssende-/Empfangsgerät die Schritte umfasst: Senden einer Zugriffskanalmitteilung an die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation, wobei die Zugriffskanalmitteilung die Timing-Einstellungsberechnung umfasst; Empfangen der Kanalzugriffsmitteilung durch den zweiten Basisstationsempfänger; und Einstellen, basierend auf der Timing-Einstellungsberechnung, des zweiten Zeitversatzes, so dass dieser äquivalent dem zweiten PN-Kurzcode-Zeitversatz ist, wodurch sich ein PN-Kurzcode-Zeitversatz in der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation ergibt, der mit dem PN-Kurzcode-Zeitversatz der ersten Basisstation synchronisiert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der Schritt des Sendens der Timing-Einstellungsberechnung an das zweiten Basisstationssende-/Empfangsgerät weiter die Schritte umfasst: Senden einer Zugriffskanalmitteilung an die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation, wobei die Zugriffskanalmitteilung die Timing-Einstellungsberechnung umfasst; Mitteln, in der zweiten Basis-Sende-/Empfangsstation, der Timing-Einstellungsberechnung mit einer vorangehenden Timing-Einstellungsberechnung, um eine neue Timing-Einstellungsberechnung zu bilden; und Einstellen, basierend auf der neuen Timing-Einstellungsberechnung, des zweiten Zeitversatzes, so dass dieser äquivalent dem zweiten PN-Kurzcode-Zeitversatz ist, wodurch sich ein PN-Kurzcode-Zeitversatz in der zweiten Ba sis-Sende-/Empfangsstation ergibt, der mit dem PN-Kurzcode-Zeitversatz der ersten Basisstation synchronisiert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Schritt des Sendens der Zugriffskanalmitteilung weiter die Schritte umfasst: Aktivieren des Phase-Lock-Loop-Algorithmus in der Mobilstation, um ein Einstellen ihrer Lokaloszillatorfrequenz zu starten, um sie mit der Lokaloszillatorfrequenz des zweiten Basisstationssende-/Empfangsgerätes zu synchronisieren; und Synchronisieren der Mobilstation mit dem zweiten Zeitversatz, um eine Zugriffskanalmitteilungsübermittlung zu ermöglichen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Verfolgens des zweiten Signals durch die Mobilstation die Schritte umfasst: Erfassen eines Pilotkanals des zweiten Signals von dem ersten Basisstationssende-/Empfangsgerät über eine Stärkenmessung des zweiten Signals und Korrelation mit dem PN-Kurzcode-Zeitversatz durch die Mobilstation und Decodieren eines Sync-Kanals des zweiten Signals durch die Mobilstation, um die zweite Basisstationsidentifizierungsnummer durch von dem Pilotsignal bereitgestellte kohärente Demodulation zu verifizieren.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Schritt des Schrittes des Verfolgens des zweiten Signals weiter die Schritte umfasst: Aktivieren des Phase-Lock-Loop-Algorithmus in der Mobilstation, um ein Einstellen der Lokaloszillatorfrequenz der Mobilstation zu starten, um sie mit einer Lokaloszillatorfrequenz des zweiten Basisstationssende-/Empfangsgerätes zu synchronisieren; und Extrahieren eines zweiten Zeitversatzes aus dem zweiten Signal durch einen Mobilstations-Controller.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Schritt des Bestimmens der Timing-Einstellungsberechnung basierend auf dem ersten Zeitversatz des ersten Signals und dem zweiten Zeitversatz des zweiten Signals die Schritte umfasst: Berechnen einer Zeitversatzdifferenz zwischen den ersten und zweiten PN-Kurzcode-Zeitversätzen, um einen erwünschten Zeitversatz zu bilden; Berechnen einer Zeitversatzdifferenz zwischen dem ersten Zeitversatz und dem zweiten Zeitversatz, um einen gemessenen Zeitversatz zu bilden; und Vergleichen des erwünschten Zeitversatzes mit dem gemessenen Zeitversatz durch den Mobilstations-Controller, um die Timing-Einstellungsberechnung zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Sendens der Timing-Einstellungsberechnung an das zweite Basisstationssende-/Empfangsgerät die Schritte umfasst: Senden einer Zugriffskanalmitteilung an die zweite Basissende-/Empfangsstation, wobei die Zugriffskanalmitteilung die Timing-Einstellungsberechnung enthält; Empfangen der Kanalzugriffsmitteilung durch die zweite Basis-Sende-/Empfangsstation, und Einstellen, basierend auf der Zugriffskanalmitteilung, des zweiten Zeitversatzes, um eine zeitliche Ausrichtung des zweiten Zeitversatzes mit dem ersten Zeitversatz zu verhindern.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt des Einstellens weiter den Schritt umfasst: Einstellen, basierend auf der Zugriffskanalmitteilung, der Oszillatorfrequenz des zweiten Basisstationssende-/Empfangsgerätes, um eine zeitliche Ausrichtung des zweiten Zeitversatzes mit dem ersten Zeitversatz zu verhindern.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das drahtlose Kommu ein System mit Vielfachzugriff im Codemultiplex umfasst.