DE69936536T2 - System und basisstation zur synchronisierung in einem drahtlosen kommunikationssystem - Google Patents

System und basisstation zur synchronisierung in einem drahtlosen kommunikationssystem Download PDF

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Edward G. San Diego TIEDEMANN
Charles E. Del Mar WHEATLEY
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2662Arrangements for Wireless System Synchronisation
    • H04B7/2671Arrangements for Wireless Time-Division Multiple Access [TDMA] System Synchronisation
    • H04B7/2678Time synchronisation
    • H04B7/2687Inter base stations synchronisation
    • H04B7/2696Over the air autonomous synchronisation, e.g. by monitoring network activity
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00Synchronisation arrangements

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • I. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Kommunikationssysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein neues und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Synchronisieren von Basisstationen in einem drahtlosen Kommunikationssystem.
  • II. Beschreibung des relevanten Hintergrunds
  • Die Verwendung von Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA = code division multiple access) Modulationstechniken ist nur eine von mehreren Techniken zum Ermöglichen von Kommunikationen, in welchen eine große Anzahl von Systembenutzern vorhanden ist. Obwohl andere Techniken, wie Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (TDMA = time division multiple access), Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (FDMA = frequency division multiple access) und AM Modulations-Schemata wie ACSSB = amplitude companded single sideband bekannt sind, hat CDMA signifikante Vorteile gegenüber diesen anderen Modulationstechniken. Die Verwendung von CDMA Techniken in Vielfachzugriff-Kommunikationssystem ist in dem U.S. Patent mit der Nummer 4,901,307 , benannt „SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" und dem U.S. Patent Nummer 5,103,459 , benannt „SYSTEM AN METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", welche beide dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeordnet sind, offenbart. Das Verfahren zum Vorsehen von CDMA Mobilkommunikationen wurde in den Vereinigten Staaten durch die Telecommunications Industry Association in TIA/EIA-IS-95-A, benannt „Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", hierin als IS-95 bezeichnet, standardisiert.
  • In den eben genannten Patenten ist eine Vielfachzugriffstechnik offenbart, in welcher eine große Anzahl von Mobilstationbenutzern, welche jeweils einen Transceiver hat, durch Satellitenumsetzer oder terrestrische Basisstationen (auch bekannt als Zellbasisstationen oder Zeltstandorte) unter Verwendung von Coder ultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) Spreizspektrumkommunikationssignalen kommunizieren. Durch Verwendung von CDMA Kommunikationen kann das Frequenzspektrum mehrere Male verwendet werden, wodurch eine Erhöhung in der Systembenutzerkapazität erlaubt wird. Die Benutzung von CDMA Techniken führt zu wesentlich höherer spektraler Effizienz als durch andere Vielfachzugriffskommunikationstechniken erreicht werden kann.
  • Ein Verfahren zum gleichzeitigen Demodulieren von Daten, welche entlang von unterschiedlichen Ausbreitungspfaden von einer Basisstation gelaufen sind, und zum gleichzeitigen Demodulieren von Daten, welche redundant von mehr als einer Basisstation geliefert wurden, ist in dem U.S. Patent Nummer 5,109,390 (das '390 Patent), benannt „DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM", dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeordnet, offenbart. In dem '390 Patent werden die separat demodulierten Signale kombiniert, um eine Abschätzung der übertragenen Daten zu liefern, was einer höhere Zuverlässigkeit hat als die Daten welche durch irgendeinen der Pfade durch irgendeine Basisstation demoduliert wurden.
  • Übergaben können im Allgemeinen in zwei Kategorien eingeteilt werden – harte Übergaben und weiche Übergaben (hard handoffs und soft handoffs). In einer harten Übergabe, wenn eine Mobilstation eine ursprüngliche Basisstation verlässt und in eine Zielbasisstation eintritt, bricht die Mobilstation ihre Kommunikationsverbindung mit der ursprünglichen Basisstation ab und baut danach eine neue Kommunikationsverbindung mit der Zielbasisstation auf. In weicher Übergabe vervollständigt die Mobilstation eine Kommunikationsverbindung mit der Zielbasisstation vor dem Abbruch ihrer Kommunikationsverbindung mit der ursprünglichen Basisstation. Somit ist in weicher Übergabe die Mobilstation redundant in Kommunikation sowohl mit der ursprünglichen Basisstation wie auch mit der Zielbasisstation für eine Zeitperiode.
  • Weiche Übergaben sind weniger dafür anfällig, Anrufe zu verlieren, als feste Übergaben. Zusätzlich, wenn eine Mobilstation sich in der Nähe der Abdeckgrenze einer Basisstation bewegt, kann sie wiederholte Übergabeanforderungen ansprechend auf kleine Veränderungen in der Umgebung durchführen. Dieses Problem, welches als ging-ponging bzw. Hin- und Her-Oszillieren bezeichnet wird, wird auch erheblich durch weiche Übergabe verringert. Ein exemplarischer Prozess zum Durchführen von weicher Übergabe ist detailliert in dem U.S. Patent Nummer 5,101,501 , benannt „METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN COMMUNICATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", welches dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist, beschrieben.
  • Eine verbesserte weiche Übergabetechnik ist in dem U.S. Patent Nummer 5,267,261 , benannt, "MOBILE STATION ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR COMMUNICATIONS SYSTEM"; welches dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist, beschrieben. In dem System des '261 Patents, wird der Vorgang der weichen Übergabe durch Messung der Stärke von „Pilot"-Signalen verbessert, welche durch jede Basisstation zu der Mobilstation übertragen werden. Diese Pilotstärkemessungen helfen bei dem Vorgang der weichen Übergabe durch Ermöglichen von Identifikation von möglichen Basisstationsübergabekandidaten.
  • Die Basisstationskandidaten können in vier Sätze eingeteilt werden. Der erste Satz, welcher als der aktive Satz bezeichnet wird, beinhaltet Basisstationen, welche derzeit in Kommunikation mit der Mobilstation sind. Der zweite Satz, welcher als der Kandidatensatz bezeichnet wird, beinhaltet Basisstationen, deren Signale derart bestimmt wurden, dass sie ausreichend stark sind, um für die Mobilstation verwendet zu werden, aber derzeit nicht verwendet werden. Basisstationen werden zu dem Kandidatensatz hinzugefügt, wenn ihre gemessene Pilotenergie einen vorbestimmten Schwellenwert TADD über steigt. Der dritte Satz ist der Satz von Basisstationen, welche derzeit in der Nähe der Mobilstation sind (und welche nicht in dem aktiven Satz oder dem Kandidatensatz beinhaltet sind). Und der vierte Satz ist der verbleibende Satz, welcher aus allen anderen Basisstationen besteht.
  • In IS-95 wird ein Basisstationskandidat durch den Phasenversatz der Pseudorausch (PN = pseudo noise) Sequenz eines Pilotkanals charakterisiert. Wenn die Mobilstation versucht, die Stärke des Pilotsignals von einer Kandidatenbasisstation zu bestimmen, führt sie eine Korrelationsoperation durch, in welcher das gefilterte empfangene Signal mit einem Satz von PN Versatz-Hypothesen korreliert wird. Das Verfahren und die Vorrichtung zum Durchführen der Korrelationsoperation ist detailliert in dem U.S. Patent Nummer 5,644,591 , benannt „METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM", welches dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist, beschrieben.
  • Die Ausbreitungsverzögerung zwischen der Basisstation und der Mobilstation ist nicht bekannt. Die nicht bekannte Verzögerung erzeugt eine nicht bekannte Verzögerung in den PN Codes. Der Suchvorgang beabsichtigt, die nicht bekannte Verzögerung in den PN Codes zu bestimmen. Um dies zu erreichen, verschiebt die Mobilstation den Ausgang ihrer Such-PN Codegeneratoren in der Zeit. Der Bereich dieser Suchverschiebung wird das Suchfenster genannt. Das Suchfenster ist um eine PN Verschiebehypothese zentriert. Eine Basisstation überträgt zu der Mobilstation eine Nachricht, welche anzeigend für die PN Versatze von Basisstationspiloten in ihrer physikalischen Nähe ist. Die Mobilstation wird ihr Suchfenster um die PN Versatzhypothese zentrieren.
  • Die geeignete Größe des Suchfensters hängt von mehreren Faktoren einschließlich der Priorität des Pilots, der Geschwindigkeit der Suchprozessoren, und der antizipierten Verzögerungsspreizung der Mehrpfad-Eintreffungen aus. Die CDMA Standards (IS-95) definieren drei Suchfenster parameter. Das Suchen von Piloten in sowohl den aktiven wie auch den Kandidatensätzen wird durch das Suchfenster „A" bestimmt. Nachbarsatzpiloten werden über das Fenster „N" gesucht, und Piloten des verbleibenden Satzes über das Fenster „R". Die Suchfenstergrößen werden unten stehend in Tabelle 1 gegeben, wobei ein Chip 1/1,2288 MHz ist.
    SRCH_WIN_A SRCH_WIN_N SRCH_WIN_R Fenstergröße (PN Chips) SRCH_WIN_A SRCH_WIN_N SRCH_WIN_R Fenstergröße (PN Chips)
    0 4 8 60
    1 6 9 80
    2 8 10 100
    3 10 11 130
    4 14 12 160
    5 20 13 226
    6 28 14 320
    7 40 15 452
    Tabelle 1
  • Die Fenstergröße ist ein Kompromiss zwischen Suchgeschwindigkeit und der Wahrscheinlichkeit des Verpassens eines starken Pfads, welcher ausserhalb des Suchfensters liegt.
  • Die Basisstation überträgt zu der Mobilstation eine Nachricht, welche die PN Hypothesen spezifiziert, welche die Mobilstation suchen soll, und zwar relativ zu ihrem eigenen PN Versatz. Zum Beispiel kann die ursprüngliche Basisstation die Mobilstation anweisen, nach einem Pilot 128 PN Chips vor ihrem eigenen PN Versatz zu suchen. Die Mobilstation setzt ansprechend darauf ihren Suchdemodulator 128 Chips vor den Ausgangschipzyklus und sucht nach dem Pilot unter Verwendung eines Suchfensters, welches um den spezifizierten Versatz zentriert ist. Sobald die Mobilstation angewiesen wird, nach einer PN Hypothese zu suchen, um die Ressourcen zu bestimmen, welche zum Durchführen einer Übergabe verfügbar sind, ist es kritisch, dass der PN Versatz des Zielbasisstationspiloten zeitlich sehr nah ist zu dem angewiesenen Versatz. Die Geschwindigkeit des Suchens ist von kritischer Wichtigkeit in der Nähe der Basisstationsgrenzen, weil Verzögerungen in der Vervollständigung der notwendigen Suchen zu verlorenen Anrufen führen können.
  • Dokument EP-A-0286614 offenbart ein System zum Synchronisieren und Übertragen von Information in einem Funkkommunikationsnetzwerk mit festen Basisstationen. Zur Netzwerksynchronisation schaltet eine Basisstation ihren Übertrager für die Funkverkehrskanäle während ungefähr 75 msec ab, und zwar alle zehn Minuten und empfängt Anrufe und Steuerungssignale, welche von einer oder mehr anderen Basisstationen in ihrem Rahmen gesendet werden, auf den Organisationsmäßigen Funkkanälen.
  • In CDMA Systemen in den Vereinigten Staaten wird diese Basisstationssynchronisation durch Vorsehen von jeder Basisstation mit einem Global Positioning Satellite (GPS) Empfänger erreicht. Jedoch gibt es Fälle, in welchem eine Basisstation nicht dazu in der Lage sein kann, das GPS Signal zu empfangen. Zum Beispiel ist innerhalb von U-Bahnen und Tunnels das GPS Signal abgeschwächt, und zwar auf einen Grad, welcher seine Verwendung zur Zeitsynchronisation von Basisstationen oder Mikrobasisstationen ausschließt. Zusätzlich gibt es nationale Ansichten, welche von der Abhängigkeit von dem GPS Signal für den Betrieb von kritischen Diensten abraten.
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren und ein System zum Vorsehen von Zeitsynchronisation unter diesen Umständen, wobei ein Teil des Netzwerks dazu in der Lage ist, ein zentralisiertes Zeitsignal zu empfangen, und eine Zeiteinstellung dadurch zu erreichen, und wobei ein Teil der Basisstationen nicht dazu in der Lage ist, das zentralisierte Zeitgebungssignal zu empfangen. Diese Situation wird in dem U.S. Patent Nummer 5,872,774 (das '774 Patent), benannt „MOBILE STATION ASSISTED TIMING SYNCHRONIZATION IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM"; wel ches dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist, besprochen. Zusätzlich beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System zum Vorsehen von Zeitsynchronisation, wobei keine Basisstation von einem zentralisierten Zeitgebungssignal abhängt.
  • In dem '774 Patent erreicht die abhängige Basisstation Synchronisation mit der Referenzbasisstation durch Nachrichten, welche von einer Mobilstation in dem weichen Übergabegebiet gesendet werden und von dieser empfangen werden, und zwar zwischen der Referenzbasisstation und der abhängigen Basisstation. Zunächst wird die Umlaufzeitverzögerung zwischen der Mobilstation und der Referenzbasisstation durch die Referenzbasisstation gemessen. Als nächstes sucht die abhängige Basisstation, bis sie das Signal akquiriert, welches durch die Mobilstation übertragen wird, welches als das Rückverbindungssignal bezeichnet wird. Ansprechend auf die Akquisition des Rückverbindungssignals stellt die abhängige Basisstation ihre Zeitgebung derart ein, dass die Mobilstation ihr Signal akquirieren kann, welches als ein Vorwärtsverbindungssignal bezeichnet wird. Der Schritt kann unnötig sein, wenn der Zeitgebungsfehler in der abhängigen Basisstation nicht zu groß ist.
  • Sobald die Mobilstation das Signal von der abhängigen Basisstation akquiriert, misst sie und berichtet sie die Differenz zwischen dem Betrag von Zeit, welchen es für das Signal dauert, um von der Referenzbasisstation zu ihr zu gelangen, und den Betrag von Zeit, welchen es für ein Signal dauert, um von der abhängigen Basisstation zu ihr zu gelangen. Die letzte Messung, welche notwendig ist, ist eine Messung durch die abhängige Basisstation von der Zeitdifferenz zwischen der Zeit, zu welcher sie das Rückverbindungssignal von der Mobilstation empfängt, und der Zeit, zu welcher sie ein Signal zu der Mobilstation überträgt.
  • Eine Serie von Berechnungen wird bei den gemessenen Zeitwerten durchgeführt, um die Zeitdifferenz zwischen der abhängigen Basisstation zu bestimmen, und eine Einstellung der abhängigen Basisstationszeitgebung wird gemäß damit durchgeführt. Es sei erwähnt, dass alle Messungen, welche er wähnt werden, während normalen Betriebs eines IS-95 CDMA Kommunikationssystems durchgeführt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist ein neues und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Synchronisieren von Basisstationen in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Die vorliegende Erfindung beschreibt Verfahren, durch welche ein drahtloses Kommunikationssystem sich selbst ohne eine externe Referenz synchronisiert hält. Das Verfahren des '774 Patents verwendet die Benachrichtigung von Mobilstationen in Übergabe um die relative Zeitgebung bzw. das Timing von Paaren von Basisstationen zu bestimmen. Bei gegebenen gemessenen Zeitgebungsfehlern wird die Zeitgebung der Basisstationen eingestellt, um Netzwerksynchronisation zu erhalten.
  • Wenn kein ausreichender Verkehr in dem Netzwerk vorhanden ist, um Synchronisation auf diese Art und Weise aufrechtzuerhalten, müssen andere Verfahren verwendet werden. Ein Ansatz beinhaltet das Durchführen von direkten Messungen in der Zeitgebung zwischen Basisstationen. Dies wird auf einen von zwei Wegen erreicht. Die Basisstation kann ihre Übertragungen auf allen Sektoren für ein kurzes Intervall unterbrechen, während welchen sie Vorwärtsverbindungssignale von anderen Basisstationen empfängt. Bei gegebener Kenntnis der Orte der anderen Basisstationen können Zeitfehler relativ zu allen anderen Basisstationen abgeleitet werden. Alternativ sendet eine Basisstation ein kurzes Signal mit hoher Leistung in dem Mobilübertragungsband. Die Zeit der Ankunft (time-of-arrival) des Signals wird durch die umgebenen Basisstationen gemessen, und die Zeitfehler zwischen Paaren von Basisstationen werden berechnet.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher werden von der detaillierten Beschreibung, welche unten stehend gegeben wird, wenn sie zusammen mit den Zeichnungen genommen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen Korrespondierendes durchgehend identifizieren, und wobei folgendes gilt:
  • 1 ist ein Blockdiagramm, welches das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine Basisstation das Vorwärtsverbindungssignal von einer benachbarten Basisstation empfängt, und ihre Zeitgebung gemäß des Empfangs des Signals einstellt;
  • 2 ist ein Blockdiagramm, welches das mobile Empfangssubsystem zeigt; und
  • 3 ist ein Blockdiagramm, welches das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine Basisstation zum Übertragen einer Nachricht auf der Rückverbindung zu einer benachbarten Basisstation in der Lage ist, welche ihre Zeitgebung bzw. Timing gemäß dem empfangenen Signal einstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • I. Ausblenden der Basisstation
  • Wenn es nicht genügend Daten von den Mobilstationen in Übergabe gibt, können die Übergabenachrichten der Mobilstationen nicht verwendet werden, um die Synchronisation durchzuführen. Dies ist wahrscheinlich, wenn es sehr wenig Verkehr gibt, oder wenn die Mobilstationen im Wesentlichen stationär sind. In dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung empfängt eine Basisstation die Vorwärtsverbindungsübertragungen von einer benachbarten Basisstation oder einem Satz von benachbarten Basisstationen. Die Basisstation extrahiert notwendige Zeitgebungsinformation von dem Signal, welches sie von der anderen Basisstation empfangen hat.
  • Weil alle Basisstationen auf der gleichen Frequenz übertragen, muß eine Basisstation ihre Vorwärtsverbindungsübertragung verhindern, um den Empfang der Signale von anderen Basisstationen zu erlauben. Unter Bezugnahme auf 1 ist die Basisstation 104 derart konfiguriert, dass sie das Vorwärtsverbindungssignal von der Basisstation 100 empfängt, um ihre Zeitgebung mit derjenigen der Basisstation 100 zu synchronisieren. Wenn die Basisstation 104 mehrere Sektoren hat (nicht gezeigt), dann werden bevorzugterweise alle Sektoren die Vorwärtsverbindungsübertragung gleichzeitig einstellen, weil die Backlobes bzw. rückseitigen Keulen einer Antenne die Signalpegel von Übertragungen von der Basisstation 100 übersteigen werden. Das Empfangen des Vorwärtsverbindungssignals von der Basisstation 100 erfordert, dass die Basisstation 104 ein Vorwärtsverbindungsempfängersub- bzw. -untersystem 150 hat, um die Vorwärtsverbindungssignale von der Basisstation 100 zu empfangen.
  • Weil Basisstationen ausgebildet sind, um ein bestimmtes Gebiet abzudecken, mit einigen Überlapp des Abdeckgebiets der benachbarten Zellen, ist es nicht notwendigerweise wahr, dass eine Basisstation Signale von anderen Basisstationen empfangen kann. Jedoch ist dies in den meisten Einsätzen wahrscheinlich kein Problem. Wenn zum Beispiel die Basisstationen ungefähr kreisförmige (oder hexagonale) Abdeckgebiete haben, mit ungefähr dem gleichen Radius, dann ist die Distanz zwischen Basisstationen ungefähr das Doppelte des Abdeckradius. In dem COST-231 Ausbreitungsmodel erhöht sich der Pfadverlust um ungefähr 10 oder 11 dB mit einer Verdopplung der Distanz, unter Annahme von Basisstationsantennenhöhen in dem Bereich von 20 bis 60 Meter. Dies ist eine relativ kleine Erhöhung im Pfadverlust, welcher folgendermaßen einfach ausgeglichen wird:
    • 1. Längere Integrationszeit auf dem Pilot. Weil sowohl Sender wie auch Empfänger in diesem Fall stationär sind, ist eine ausreichend lange PN Integration möglich (wenn nötig).
    • 2. Keine Durchdringungsverluste, welche im Allgemeinen für Betrieb im Auto oder im Haus angenommen werden.
    • 3. Basisstationsantennen mit hohem Gewinn.
    • 4. Basisstationsantennenhöhe größer als durchschnittliche Mobilstationshöhen.
    • 5. Verringerte lokale Störeinflüsse.
    • Somit ist ausreichendes Signal in der überwiegenden Mehrzahl von Quellen verfügbar.
  • Es kann auch notwendig sein, Vorwärtsverbindungsübertragungen auf mehr als einer Basisstation zur gleichen Zeit zu unterbinden, und zwar um die Vorwärtsverbindungsmessung durchzuführen. Es kann zum Beispiel Fälle geben, in welchen ein Paar von Basisstationen einen Pfad mit klarer Sichtlinie (LOS = line-of-sight) dazwischen hat, aber alle anderen benachbarten Basisstationen sind nicht sichtbar. In diesem Fall, wenn eine des Paars ihre Übertragung ausblendet, kann sie nur das Signal von der anderen Basisstation des Paars empfangen, weil die Signale dieser Basisstation die schwächeren Signale der anderen benachbarten Basisstationen überdecken. Das gleiche Ergebnis tritt auf, wenn die andere Basisstation des Paars ihre Übertragung ausblendet. Das Ergebnis ist, dass die zwei Basisstationen isoliert sind und nicht ihre Zeitgebung relativ zu dem Rest des Netzwerks bestimmen können. Die Verbindung mit dem Rest des Netzwerks ist nur nötig, wenn die beiden Basisstationen gleichzeitig ausblenden bzw. in einen Blank-Zustand übergehen. Die gleiche Art von Problem kann mit größeren Sammlungen von Basisstationen auftreten, welche effektiv von dem Netzwerk isoliert sind, bis bestimmte spezifische Muster des Ausblendens verwendet werden.
  • Um die detaillierte Analyse des Netzwerks zu vermeiden, welche benötigt werden könnte, um die Ausblendemuster zu bestimmen, wird ein einfacher Ansatz des zufälligen Ausblendens bei gegebenen festen Intervallen verwendet. Zu vorbestimmten Zeitintervallen entscheidet jede Basisstation auf eine zufällige Art und Weise, ob ihre Übertragungen ausgeblendet werden oder nicht. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Wahrscheinlichkeit der zufälligen Bestimmung zum Ausblenden auf 50 Prozent eingestellt. Auf diese Art und Weise sind ungefähr 50 Prozent der Basisstationen in dem System alle paar Minuten aus. Auf diese Art und Weise bekommt jede Basisstation eventuell alle ihre Nachbarn zu sehen.
  • Bei gegebenen bekannten Orten der Basisstationen können die Ausbreitungsverzögerungen zwischen Basisstationen von den Zeit-der-Ankunft Abschätzung entfernt werden, und die Zeitgebungsdifferenzen zwischen Zellen können bestimmt werden. Die Zeitgebungsfehler können verwendet werden, um die Basisstationszeitgebung einzustellen, und zwar entweder unter Verwendung eines zentralisierten Prozessors oder durch Prozessierung in individuellen Basisstationen, möglicherweise basierend auf einer vorbestimmten Basisstationshierarchie.
  • Das Ausblenden der Basisstationen beeinflusst die Vorwärtsverbindung für alle aktiven Mobilstationen. Um diesen Einfluss zu minimieren, soll die Ausblendezeit kurz sein. Die aktiven Mobilstationen in dem Abdeckgebiet einer ausgeblendeten Basisstation erhöhen ihre Sendeleitung um ungefähr ein Dezibel pro Millisekunde wenn das Vorwärtsverbindungssignal verschwindet. Wenn das Ausblenden bzw. die Unterbrechung nur 5 msec ist, dann ist die Wiederherstellzeit ungefähr 6 msec, und die meisten Mobilstationen werden nur einen einzigen Rahmen verlieren. Wenn die Unterbrechung sich über mehr als 10 msec erstreckt, dann wird mehr als ein Rahmen verloren werden. Jedoch ist der Verlust von zwei aufeinander folgenden Rahmen alle zwei Minuten nur eine Erhöhung der Rahmenfehlerrate (FER = frame error rate) um 0,03 %. Dies ist nicht signifikant relativ zu einem typischen Betriebs-FER von 1 % oder größer.
  • Vorwärtsverbindungssignale, welche von den Basisstationen 100 und 104 übertragen werden, werden auf einer ersten Frequenz übertragen. Rückverbindungssignale, welche von Mobilstationen (nicht gezeigt) zu Basisstationen 100 und 104 übertragen werden, werden auf einer zweiten Frequenz übertragen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Vorwärtsverbindungssignale und die Rückwärtsverbindungssignale Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) Signale. Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel zum Übertragen von Voll-Duplex CDMA Signalen ist detailliert in dem U.S. Patent Nummer 4,901,307 , benannt „SPREAD SPECTRUM MULTIPLE AC-CESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", welches dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist, beschrieben.
  • In der Basisstation 100 werden Pilotsymbole und Vorwärtsverkehr zu dem Vorwärtsverbindungsmodulator 106 geliefert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Vorwärtsverbindungsmodulator 106 ein Codemultiplex-Vielfachzugriff-Modulator, wie detailliert in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,103,459 beschrieben ist. Das Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Signal wird zu dem Vorwärtsverbindungs-Übertrager (FL TMTR = forward link transmitter) 108 geliefert, welcher das Vorwärtsverbindungssignal zur Übertragung durch die Antenne 110 heraufkonvertiert, filtert und verstärkt.
  • Zusätzlich werden Rückverbindungssignale durch die Antenne 116 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR = reverse link receiver) 114 geliefert. Der Empfänger 114 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das empfangene Rückverbindungssignal und liefert das empfangene Signal zu dem Rückverbindungsdemodulator 112. Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel zum Demodulieren von CDMA Signalen ist in dem U.S. Patent Nummer 5,654,979 , benannt „CELL SITE DEMODULATOR ARCHITECTURE FOR A SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM", welches dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist, beschrieben.
  • Zusätzlich dazu, dass sie in der Lage ist, Vorwärtsverbindungssignale zu senden und Rückverbindungssignale zu empfangen, ist die Basisstation 104 zum Empfangen von Vorwärtsverbindungssignalen in der Lage, welche durch die Basisstation 100 gesendet wurden. In der Basisstation 104 werden Pilotsymbole und Vorwärtsverbindungsverkehrsdaten zu dem Vorwärtsverbindungsmodulator 122 geliefert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Vorwärtsverbindungsmodulator 122 ein Codemultiplex-Vielfachzugriff-Modulator, wie er detailliert in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,103,459 beschrieben ist. Das Codemultiplex-Vielfachzugriff-Signal wird dann zu dem Vorwärtsverbindungsübertrager (FL TMTR) 120 geliefert, welcher das Vorwärtsverbindungssignal heraufkonvertiert, filtert und verstärkt, und das Signal durch den Switch 128 zur Übertragung durch die Antenne 118 liefert.
  • Rückverbindungssignale werden durch die Antenne 126 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR) 130 geliefert. Der Empfänger 130 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das empfangene Rückverbindungssignal gemäß dem Rückverbindungsfrequenzband und liefert das empfangene Signal zu dem Rückverbindungs (RL) Demodulator 132. Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zum Demodulieren von Rückverbindungs-CDMA-Signalen ist detailliert in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,654,979 beschrieben.
  • Vorwärtsverbindungssignale, welche von der Basisstation 100 übertragen werden, sind auch dazu in der Lage, durch die Basisstation 104 empfangen zu werden. Wenn die Basisstation 104 dazu bereit ist, die Zeitgebungssynchronisationsoperation auszuführen, schaltet der Switch 128 derart, dass anstatt des Vorsehens von Daten zur Übertragung von Daten von dem Vorwärtsverbindungsübertrager 120 zur Antenne 118, Signale, welche durch die Antenne 118 empfangen wurden, zu dem Vorwärtsverbindungsempfängersubsystem 150 geliefert werden. Der Vorwärtsverbindungsempfänger (FL RCVR) 134 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das empfangene Rück verbindungssignal gemäß dem Vorwärtsverbindungsfrequenzband und liefert das empfangene Signal zu dem Vorwärtsverbindungs (FL = forward link) Demodulator 136. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel beinhalten die empfangenen Signale Pilotsymbole, welche zur Ermöglichung von Akquisition geliefert werden, und zur kohärenten Demodulation der Verkehrskanäle vorgesehen sind. Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel zum Akquirieren des Vorwärtsverbindungspilotsignals ist detailliert in dem U.S. Patent Nummer 5,644,591 , benannt „METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM", welches dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist, beschrieben.
  • Das demodulierte Pilotsignal wird von dem Vorwärtsverbindungsdemodulator 136 zu dem Zeitgebungseinstellelement 138 geliefert. Das Zeitgebungseinstellelement 138 bestimmt einen Zeitgebungskorrekturfaktor, welcher zu dem Vorwärtsverbindungsmodulator 122 zum Einstellen seiner Zeitgebung geliefert wird, um Synchronisation zwischen den Basisstationen 100 und 104 vorzusehen.
  • 2 zeigt ein Vorwärtsverbindungsempfängersubsystem 150 in größerer Detailliertheit. Das Vorwärtsverbindungsempfängersubsystem 150 in der Basisstation 104 beabsichtigt, das Pseudorauschsignal, welches durch den PN Generator 206 generiert wird, mit dem Vorwärtsverbindungssignal auszurichten, welches von der Basisstation 100 empfangen wird. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel generiert der PN Generator 206 die PN Signale PNI und PNQ, und zwar durch lineare Rückkopplungsschieberegister, welche die PN Codesequenzen zum Spreizen und Entspreizen der Pilotsignale generieren. Somit involviert die Operation des Erhaltens von Synchronisation zwischen den Codes, welche zum Entspreizen des empfangenen Pilotsignals verwendet werden, und dem PN Spreizcode des empfangenen Pilotsignals, das Bestimmen des Zeitversatzes des linearen Rückkopplungsschieberegisters innerhalb des PN Generators 206.
  • Das Spreizspektrumsignal wird zu dem Vorwärtsverbindungsempfänger (FL RCVR) 134 geliefert. Der Empfänger 134 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das Signal und liefert das Signal zu dem optionalen Puffer 200. Der Puffer 200 liefert die empfangenen Samples zu den Entspreizelementen 202 und 204. Die Entspreizelemente 202 und 204 multiplizieren das empfangene Signal mit dem PN Code, welcher durch den PN Generator 206 generiert wird. Aufgrund der Zufallsrausch-ähnlichen Natur der PN Codes soll das Produkt des PN Codes und das empfangene Signal im Wesentlichen null sein, außer bei dem Punkt der Synchronisation.
  • Das Suchsteuerelement 218 liefert eine Versatzhypothese zu dem PN Generator 206. Das Suchsteuerelement 218 bestimmt ein Fenster zum Suchen nach dem Vorwärtsverbindungspilotsignal von der Basisstation. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist jede Basisstation ein vorbestimmter PN Versatz von ihren benachbarten Basisstationen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel kennt die Basisstation 104 den vorbestimmten PN Versatz zwischen ihrem Vorwärtsverbindungspilotsignal und dem Vorwärtsverbindungspilotsignal von der Basisstation 100 (PNRELATIVE). Zusätzlich kennt die Basisstation 104 den Abstand zwischen der Basisstation 100 und der Basisstation 104 (R). Somit zentriert in dem exemplarischen Ausführungsbeispiel das Suchsteuerelement 218 seine Pilotsuche bei einer PN Sequenz (PNcen ter), und zwar bestimmt gemäß der folgenden Gleichung: PNcenter = PN104 + PNRELATIVE + R/c, (1)wobei PN104 der PN Versatz der Basisstation 104 ist und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Durch Zentrieren des Pilotsuchfensters bei dem Ort, an welchem das Pilotsignal gefunden werden würde, wenn die Basisstationen 100 und 104 synchronisiert wären, ist die Abweichung von der Mitte des Suchfensters gleich zu dem Zeitgebungsfehler zwischen den Basisstationen 100 und 104.
  • Gemäß diesen Spreizformaten wird das Vorwärtsverbindungspilotsignal, welches von dem Vorwärtsverbindungsmodulator 122 versetzt ist, zu dem Suchsteuerelement 218 geliefert. Das Suchsteuerelement 218 beschleunigt oder bremst den PN Generator zum Kompensieren des vorbestimmten Phasenversatzes zwischen den Spreizcode der Basisstation 100 und der Basisstation 104. Zusätzlich kompensiert das Suchsteuerelement 218 die Ausbreitung des Signals zum Übergehen von der Basisstation 100 zur Basisstation 104. Die Zeitverschiebung des PN Generators 206 kann durch Bankladen bzw. in Speicherbänke laden der Taps des linearen Schieberegisters innerhalb des PN Generators 206 durchgeführt werden, oder durch Maskieren der Ausgabe zum Liefern einer verschobenen PN Sequenz oder durch Kombination dieser zwei Verfahren, wie im Stand der Technik bekannt ist. Die anfängliche Phaseninformation zum Durchführen der Suche nach dem Pilot der Basisstation 100 wird von dem Suchsteuerelement 218 zu dem PN Generator 206 geliefert.
  • In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird das empfangene Signal durch quaternäre Phasenumtastung (QPSK = quaternary Phase shift keying) moduliert, so dass der PN Generator 206 eine PN Sequenz für die I Modulationskomponente und eine separate Sequenz für die Q Modulationskomponente zum Entspreizen der Elemente 202 und 204 liefert. Die Entspreizelemente 202 und 204 multiplizieren die PN Sequenz mit ihrer korrespondierenden Modulationskomponente und liefern die zwei ausgegebenen Komponentenprodukte zu den kohärenten Akkumulatoren 208 und 210.
  • Kohärente Akkumulatoren 208 und 210 summieren das Produkt über die Länge der Produktsequenz. Kohärente Akkumulatoren 208 und 210 sind ansprechend auf Signale von dem Suchsteuerelement 218 zum Zurücksetzen, Verriegeln und Einstellen der Summationsperiode. Die Summen der Produkte werden von Summierern 208 und 210 zu dem Quadriermittel 212 geliefert. Das Quadriermittel 212 quadriert jede der Summen und addiert die Quadrate miteinander.
  • Die Summe der Quadrate wird durch das Quadriermittel 212 zu dem nicht kohärenten Kombinierer 214 geliefert. Der nichtkohärente Kombinierer 214 bestimmt einen Energiewert von dem Ausgang des Quadriermittels 212. Der nichtkohärente Akkumulator 214 dient zum Entgegenwirken der Effekte eines Frequenzunterschieds zwischen den Basisstationssendeuhren bzw. -takten und der Mobilstationsempfangsuhr und hilft in der Detektionsstatistik in einer Schwund verursachenden Umgebung. Der nichtkohärente Akkumulator 214 liefert das Energiesignal zu dem Vergleicher 216. Der Vergleicher 216 vergleicht den Energiewert mit vorbestimmten Schwellenwerten, welche durch das Suchelement-Steuerelement 218 geliefert werden. Die Ergebnisse von jedem der Vergleiche werden dann zu dem Suchelement-Steuerelement 218 zurückgegeben. Die Ergebnisse, welche zu dem Suchelement-Steuerelement 218 zurückgegeben werden, beinhalten sowohl die Energie der Korrelation, wie auch den PN Versatz, welcher in der Messung resultiert.
  • In der vorliegenden Erfindung gibt das Suchelement-Steuerelement 218 die PN Phase aus, bei welcher es mit der Basisstation 100 synchronisiert ist, und zwar zu dem Zeitgebungs-Einstellelement 138. Das Zeitgebungs-Einstellelement 138 vergleicht den PN Versatz mit dem hypothetischen PN Phasenversatz, welcher gemäß dem Zeitgebungssignal von dem Vorwärtsverbindungsmodulator 106 generiert wurde, der bekannten Ausbreitungspfadverzögerung und dem vorbestimmten Phasenversatz zwischen den PN Sequenzen der Basisstationen 100 und 104. Ein Zeitgebungsfehlersignal wird von dem Zeitgebungseinstellelement 138 zu dem Vorwärtsverbindungsmodulator 122 geliefert. Ansprechend darauf stellt der Vorwärtsverbindungsmodulator 122 sein Zeitgebungssignal für die Generation seines Vorwärtsverbindungsspreizsignals ein.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel, welches in dem European Telecommunications Standards Institute (nachfolgend WCDMA) UMTS Terrestrial Radio Access ITU-R RTT Candidate Submission beschrieben ist, beschreibt ein Verfahren zum PN Spreizen, wobei jede Basisstation einen unterschiedlichen PN Sequenzgenerator (als ein orthogonaler Goldcodegenera tor bezeichnet) verwendet. Um die anfängliche Akquisition und Übergabe zu ermöglichen ist es wünschenswert, die Basisstation PN Sequenzen Zeit ausgerichtet derart zu haben, dass die Mobilstation ein verringertes Suchhypothesenfenster suchen kann, welches wiederum die Akquisitionszeit verringert und die Wahrscheinlichkeit von verlorenen Anrufen während der Übergabe verringert.
  • Gemäß dem vorgeschlagenen WCDMA Spreizformat würde ein Zeitgebungssignal von dem Vorwärtsverbindungsmodulator 122 zu dem Suchelement-Steuerelement 218 geliefert werden. Das Suchelement-Steuerelement 218 kompensiert dieses Zeitgebungssignal gemäß der bekannten Ausbreitungspfadverzögerung von der Basisstation 100 zu der Basisstation 104. Dies liefert eine Phasenreferenz, welche zum Initialisieren des PN Generator 206 verwendet wird. Der PN Generator 206 kann Bank-geladen sein, und zwar gemäß seinem Zeitversatz. Der wesentliche Unterschied zwischen dem Synchronisieren eines Systems basierend auf unterschiedlichen Spreizfunktionen und solchen, welche auf Versatzen einer einzigen Spreizfunktion basieren, ist, dass diejenigen Systeme, welche auf unterschiedlichen Spreizfunktionen basieren, den zusätzlichen Schritt des Extrahierens einer Zeitreferenz von der empfangenen Spreizfunktion benötigen, das heißt eine Zeit relativ zu der bekannten Phase der zwei Spreizfunktionen.
  • II. Übertragung von Basisstationen auf Mobilfrequenzen
  • Eine Alternative zu dem Ausblenden der Basisstationsübertragungen und der Detektion der benachbarten Basisstationsübertragungen ist es, periodisch einen kurzen Probe von einer Basisstation auf der Mobilstationsendefrequenz zu senden. Normalerweise finden CDMA Mobilstationsübertragungen in der Nähe einer Basisstation mit einer sehr niedrigen Leistung statt, aber diese kurzen Übertragungen würden von ausreichender Leistung sein, um die benachbarten Basisstationen zu erreichen. Für das Zeitintervall, während welchem die Basisstation auf dem Rückverbindungsfrequenzband überträgt, ist der Rückverbindungsempfänger in der Basisstation nicht dazu in der La ge, die Rückverbindungssignale von Mobilstationen in dem Abdeckgebiet der Basisstation zu demodulieren. Zusätzlich können andere benachbarte Basisstationen durch die Rückverbindungsübertragung von der Basisstation negativ beeinflusst werden, und Rahmenauslöschungen können resultieren. Wie bei dem Unterbrechen der Basistation würde dies nicht häufig auftreten, so dass die gesamte Systemperformance minimal beeinflusst werden würde.
  • Das Einteilen dieser Übertragungen wird benötigt, so dass alle Basisstationen wissen, bei welcher Zeit sie nach dem Zeitprobe suchen müssen. Eine Basisstation im Bedarf für Synchronisation würde anfordern, dass eine Messung ihres Probes durch benachbarte Basisstationen durchgeführt wird. Die Daten, welche anzeigend für die Basisstationszeitgebung sind, werden dann mit dem bekannten Abstand zwischen Basisstationen verwendet, um einen Satz von Zeitgebungsfehlerwerten zu entwickeln. Wie bei dem vorhergehenden Verfahren werden die Zeitgebungsfehlerwerte dann verwendet, um die Zeitgebung von unterschiedlichen Basisstationen in dem Netzwerk einzustellen.
  • Wie bei dem Basisunterbrechungsansatz muß das Verbindungsbudget zur Übertragung des Probes von Basisstation zu Basisstation ausreichend sein, um den zusätzlichen Pfadverlust aufgrund des größeren Abstands zu überwinden. Die gleiche Erhöhung von 10 oder 11 Dezibel des Pfadverlusts ist erwartet, und die gleichen mildernden Faktoren, welche oben stehend diskutiert wurden, sind auf diesen Ansatz anwendbar. Wenn wir annehmen, dass die Basisstation einen Standard-Mobilstationleistungsverstärker (~200 mW) für ihren Sender verwendet, dann hat der Basisstationsunterbrechungsansatz eine größerer Verbindungssicherheit, sofern die Basisstation Pilote im Allgemeinen mit 10–20 % der Basis HPA übertragen werden, das heißt der Pilot wird mit ungefähr 1–4 W gesendet. Jedoch sind die oben diskutierten Faktoren wesentlich größer als der Unterschied in der Leistungsverstärkergröße, so dass für die meisten Netzwerke jede der Techniken ebenso gleich anwendbar wäre.
  • 3 zeigt das zweite exemplarische Ausführungsbeispiel zum Synchronisieren der Zeitgebung zwischen zwei Basisstationen – Basisstation 300 und Basisstation 304. Wie früher beschrieben wurde werden Vorwärtsverbindungssignale in einem ersten Frequenzband übertragen und Rückverbindungssignale werden in einem zweiten Frequenzband übertragen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Vorwärtsverbindungssignale und die Rückverbindungssignale Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) Signale.
  • Wie oben stehend beschrieben weiß die Basisstation 300, wann sie nach Probesequenzen von der Basis 304 suchen muß. Ein Verfahren zum Liefern dieser Information zu der Basisstation 300 ist es für die Basisstation 304, eine Anforderungsnachricht zu einem Basisstationssteuerelement (nicht gezeigt) zu senden, welches in Kommunikation mit sowohl der Basisstation 300 wie auch der Basisstation 304 ist. Ansprechend auf die Anforderungsnachricht von der Basisstation 300 generiert das Basisstationssteuerelement eine Probeeinteilungsnachricht, welche anzeigend für die Zeit ist, bei welcher der Probe durch die Basisstation 304 gesendet werden soll, und liefert diese Nachricht zu der Basisstation 300. Der Unterschied zwischen der eingeteilten Zeit zum Empfang des Probes bei der Basisstation 300 und der Zeit, bei welcher die Basisstation 300 den Probe von der Basisstation 304 empfängt, ist der Zeitfehler in der Basisstation 300 mit der Annahme, dass der Zeitgebungstakt in der Basisstation 304 korrekt ist.
  • Die Basisstation 304 beinhaltet alle Schaltkreise, welche notwendig sind für den typischen Betrieb. Zusätzlich beinhaltet die Basisstation 304 die Fähigkeit des Sendens von Nachrichten auf dem Rückverbindungsfrequenzband, während gleichzeitig der Empfang von Rückverbindungssignalen verhindert wird. In der Basisstation 304 werden Pilotsymbole und Vorwärtsverbindungsverkehrsdaten zu dem Vorwärtsverbindungsmodulator 322 geliefert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Vorwärtsverbindungsmodulator 322 ein Codemultiplex-Vielfachzugriff-Modulator, wie detailliert in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,103,459 beschrieben wurde.
  • Das Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Signal wird dann zu dem Vorwärtsverbindungssender (FL TMTR) 320 geliefert, welches das Vorwärtsverbindungssignal zur Übertragung durch die Antenne 318 heraufkonvertiert, filtert und verstärkt.
  • Rückverbindungssignale werden durch die Antenne 326 empfangen und durch den Switch 324 zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR) 330 geliefert. Der Empfänger 330 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das empfangene Rückverbindungssignal gemäß dem Rückverbindungsfrequenzband und liefert das empfangene Signal zu dem Rückverbindungs (RL = reverse link) Demodulator 322. Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Demodulieren von CDMA Signalen ist in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,654,979 beschrieben.
  • Wenn die Basisstation 304 fertig ist zum Senden eines Synchronisationsprobes auf der Rückverbindung zu der Basisstation 300, schaltet der Switch 324 derart, dass anstatt des Lieferns der Daten, welche auf der Antenne 326 empfangen wurden, zu dem Empfänger 330, Daten zur Übertragung durch den Switch 324 von dem Rückverbindungssender (RL TMTR) 352 zur Antenne 326 geliefert werden. Das Schalten des Switches 324 verhindert, dass die Zeitgebungsnachricht, welche auf dem Rückverbindungsfrequenzband gesendet wurde, von dem Rückverbindungsempfänger 330 empfangen wird. Dies verhindert, dass das Signal, welches von der Basisstation 304 auf der Rückverbindung gesendet wurde, die Empfängerhardware in der Basisstation 304 beschädigt.
  • Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt (ttransmit) gibt ein Zeitgebungselement 350 ein Triggersignal zu einem Nachrichtengenerator 337 und einem Schalter 324 aus. Der Switch 324 schaltet ansprechend auf das Triggersignal von dem Zeitgebungselement 350. Ansprechend auf das Triggersignal von dem Zeitgebungselement 350 generiert der Nachrichtengenerator (MSG GEN) 337 eine vorbestimmte Symbolsequenz, welche zu dem Rückverbindungs sender (RL TNTR) 352 geliefert wird. Der Rückverbindungssender 352 heraufkonvertiert, filtert und verstärkt das Signal. Das Signal, welches von dem Rückverbindungssender 352 ausgegeben wird, wird durch den Switch 324 zur Sendung durch die Antenne 328 geliefert.
  • In der Basisstation 300 werden Pilotsymbole und Verkehrsdaten zu dem Vorwärtsverbindungs (FL) Modulator 306 geliefert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Vorwärtsverbindungsmodulator 306 ein Codemultiplex-Vielfachzugrill-Modulator, wie detailliert in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,103,459 beschrieben wurde. Das CDMA Signal wird dann zu dem Vorwärtsverbindungssender (FL TMTR) 308 geliefert, welches das Vorwärtsverbindungssignal zur Übertragung durch die Antenne 310 heraufkonvertiert, filtert und verstärkt.
  • Rückverbindungssignale werden in der Basisstation 300 durch die Antenne 316 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR) 314 geliefert. Der Empfänger 314 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das empfangene Rückverbindungssignal und liefert das empfangene Signal durch den Switch 315 zu dem Rückverbindungs (RL) Demodulator 312. Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel zum Demodulieren von Rückverbindungs-CDMA-Signalen ist detailliert in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,654,979 beschrieben.
  • Zu einer vorbestimmten Zeit schaltet der Switch 315 derart, dass die Rückverbindungsdaten durch den Switch 315 zu dem Optimalfilter (MF) 315 geliefert werden. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die vorbestimmte Zeit zum Schalten des Schalters 315 (tswitch) gemäß der folgenden Gleichung bestimmt werden: tswitch = ttransmit + R/c-twindow/2, (2)wobei ttransmit die vorbestimmte bzw. zugewiesene Zeit zum Senden des Probes von der Basisstation 304 ist, R ist der Abstand zwischen der Basisstation 300 und der Basisstation 304, c ist die Lichtgeschwindigkeit und twindow ist eine Fensterfunktion, über welche die Basisstation 300 nach dem Probe von der Basisstation 304 suchen wird.
  • Bei der vorbestimmten Schaltzeit wird das empfangene Signal durch den Schalter 315 zu dem Optimalfilter 317 geliefert. In einem ersten Ausführungsbeispiel des Switches 315 fährt der Switch 315 damit fort, dass Rückverbindungssignal zu dem Rückverbindungsdemodulator 312 zu liefern während das Rückverbindungssignal zu dem Optimalfilter 317 geliefert wird. Wenn der Probe mit ausreichender Energie übertragen wird, so dass die Rückverbindung im Wesentlichen während der Übertragung unterbrochen wird, kann der Switch 315 für eine Periode das Liefern des Rückverbindungssignals zu dem Rückverbindungsdemodulator 312 unterbinden.
  • Der Optimalfilter 317 ist ausgebildet, um das maximale Signal–zu-Rausch-Leistungsverhältnis an seinem Ausgang für die vorbestimmte gesendete Sequenz zu liefern. Ausführungen des Optimalfilters 317 sind im Stand der Technik gut bekannt. Zwei Verfahren zum Realisieren des Optimalfilters 317 beinhalten die Verwendung eines faltungsbasierten Optimalfilters und eines korrelatorbasierten Optimalfilters. Die Funktion des Optimalfilters 317 ist es, ein Hochleistungssignal auszugeben, wenn die vorbestimmte Sequenz empfangen wird.
  • Die Ausgabe von dem Optimalfilter 317 wird zu dem Energiedetektor 319 geliefert. Der Energiedetektor 319 detektiert den Empfang des Synchronisationsprobes durch Identifikation von ausreichend hoher Korrelationsenergie von dem Optimalfilter 317. Bei der Detektion des Empfangs des Synchronisationsprobes sendet der Energiedetektor 319 ein Signal zu dem Zeitgebungseinstellelement 321. Das Zeitgebungseinstellelement 321 vergleicht die Zeit des Empfangs des Probes der Basisstation 304 mit der Zeit, zu welcher es den Empfang des Probes von der Basisstation 304 erwartet hat, wie vorgehend beschrieben ist der Unterschied anzeigend für den Zeitgebungsfehler zwischen der Basisstation 300 und der Basisstation 304. Ein Zeitgebungs einstellsignal wird von dem Zeitgebungseinstellelement 321 zu dem Vorwärtsverbindungsmodulator 306 geliefert. Ansprechend auf das Zeitgebungseinstellsignal werden die internen Takte der Basisstation 300 eingestellt.
  • (Es ist schwierig die feste Scheinstation in die Region zu platzieren, wo die Basisstationen eng beim selben Leistungspegel liegen, dann kann es nötig sein „Blanking" der näheren Basisstation zu verwenden um die Verzögerung beiden Basisstationen zu messen.) Um dies zu erreichen, weist die Basisstation die feste Scheinstation an, zwei Pilotmessungen durchzuführen, und zwar eine vor der Ausblendung bzw. Blanking und eine während dieser. Die Kombination der Information in diesen Messungen ist dann äquivalent mit der einzelnen Messung, welche an zwei Piloten gleichzeitig durchgeführt wird.
  • Die Performance von festen Schein- bzw. Dummystationen hängt von den relativen Stärken der Basisstationen, welche gemessen werden sollen, ab. Unter der Annahme eines Pilots von –7 dB Ec/Ior, und eine andere Basisstation 10 dB stärker, ist der schwache Pilot bei –17 dB Ec/Io. Um eine Detektionswahrscheinlichkeit von 90 % in Rayleigh-Schwund zu bekommen und eine Fehlalarmrate von 10 %, wird ein SNR von 21 dB benötigt, somit ist eine Integration über 6000 Chips notwendig. Dies ist ungefähr 5 msec mit einer Chiprate von 1,23 MHz. Wenn die andere Basisstation 20 dB stärker ist, dann wird eine Integration über 50 msec benötigt. Kohärente Integration über 50 ursec ist möglicherweise nötig für eine feste Scheinstation, aber benötigt signifikante Verarbeitung um die verschiedenen Verzögerungshypothesen zu verarbeiten. Der akzeptable Pegel von kohärenter Integration bestimmt, wie nahe die Pfadverluste zwischen den beiden Basisstationen angepasst sein müssen, um den Bedarf des Unterbrechens der nahen Basisstation zu vermeiden.
  • 4 zeigt den Fall, in welchem es keinen Basisstation zu Basisstation Ausbreitungspfad gibt. Das Hindernis 400 blockiert jeglichen Ausbreitungspfad zwischen der Basisstation 402 und der Basisstation 404. Um dem Feh len eines Ausbreitungspfads zwischen den Basisstationen 402 und 404 zu begegnen, ist eine feste Scheinstation 406 derart angeordnet, dass es einen Ausbreitungspfad zwischen der Basisstation 402 und festen Scheinstation 406, und der Basisstation 404 und der festen Scheinstation 406 gibt. Weil die feste Scheinstation 406 stationär und an einem bekannten Ort ist, können Abschätzungen des Zeitfehlers zwischen den Basisstationen 402 und 404 solange durchgeführt werden, wie die feste Scheinstation die Phase der Vorwärtsverbindungssignale von beiden Basisstationen 402 und 404 messen kann, und die Messung zu einer der Basisstationen berichten kann.
  • In der Basisstation 402 werden der Pilot und die Verkehrssymbole dem Vorwärtsverbindungs (FL = forward link) Modulator 408 geliefert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Vorwärtsverbindungsmodulator 408 ein Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Modulator, wie detailliert in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,103,459 beschrieben ist. Das Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Signal wird dann zu dem Vorwärtsverbindungssender (FL TMTR) 410 geliefert, welcher das Vorwärtsverbindungssignal zur Sendung durch die Antenne 412 heraufkonvertiert, filtert und verstärkt. Rückverbindungssignale werden durch die Antenne 414 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR) 416 geliefert. Der Empfänger 416 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt empfangene Rückverbindungssignale gemäß dem Rückverbindungsfrequenzband und liefert das empfangene Signal zu dem Rückverbindungsdemodulator 418. Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Demodulieren von CDMA Signalen ist im vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,654,979 beschrieben.
  • Ebenso werden in der Basisstation 404 der Pilot und die Verkehrssymbole zu dem Vorwärtsverbindungs (FL) Modulator 420 geliefert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Vorwärtsverbindungsmodulator 420 ein Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Modulator, wie detailliert in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,103,459 beschrieben wurde. Das Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Signal wird dann zu dem Vorwärtsverbin dungssender (FL TMTR) 422 geliefert, welcher das Vorwärtsverbindungssignal zur Sendung durch die Antenne 424 heraufkonvertiert, filtert und verstärkt. Rückverbindungssignale werden durch die Antenne 430 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR) 428 geliefert. Der Empfänger 428 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt empfangene Rückverbindungssignale gemäß dem Rückverbindungsfrequenzband und liefert das empfangene Signal zu dem Rückverbindungs (RL) Demodulator 426.
  • Die Vorwärtsverbindungssignale von beiden Basisstationen 402 und 404 werden durch die Antenne 432 der festen Scheinstation 406 empfangen. Das Signal wird durch ein Duplexelement 434 zu dem Empfänger (RCVR) 436 geliefert. Der Empfänger 436 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das Signal gemäß der Rückverbindungsfrequenz. Die empfangenen Signale werden zu dem Suchelement (SEARCH) 438 geliefert. Das Suchelement 438 bestimmt den PN Versatz der Vorwärtsverbindungssignale, welche durch die Basisstationen 402 und 404 gesendet wurden. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel beinhalten die Vorwärtsverbindungssignale einen Satz von Pilotsymbolen, welche zur einfacheren Akquise der Vorwärtsverbindungssignale von den Basisstationen 402 und 404 verwendet werden können.
  • Die PN Versatze der empfangenen Vorwärtsverbindungssignale werden zu dem Nachrichtengenerator (MSG GEN) 440 geliefert. Der Nachrichtengenerator 440 generiert eine Nachricht, welche anzeigend für die PN Versatze der empfangenen Signale von den Basisstationen 402 und 404 ist, und liefert die Nachricht zu dem Modulator (MOD) 442. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Modulator 442 ein CDMA Modulator, wie detailliert in dem U.S. Patent Nummer 5,103,459 beschrieben wurde.
  • In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Nachricht als ein Zugriffsprobe auf dem Zugriffskanal von entweder der Basisstation 402 oder der Basisstation 404 übertragen. Die Generation eines Zugriffskanals ist im Stand der Technik gut bekannt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel eines GS-95 basierten CDMA Zugriffskanals, wird der Zugriffsprobe anfäng lich unter Verwendung einer vorbestimmten langen PN Sequenz abgedeckt, welche der Basisstation und der festen Scheinstation 406 bekannt ist. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird der Probe dann durch eine kurze PN Sequenz abgedeckt und dann zu der Basisstation gesendet. Das exemplarische Ausführungsbeispiel zum Generieren eines Zugriffskanals in einem CDMA Kommunikationssystem wird detailliert in dem U.S. Patent Nummer 5,544,196 , benannt „APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING MESSAGE COLLISION BETWEEN MOBILE STATIONS SIMULTANEOUSLY ACCESSING A BASE STATION IN A CDMA CELLULAR COMMUNICATIONS SYSTEM" beschrieben, welches dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist und hierin im Weg der Referenz mit aufgenommen wird.
  • In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird der Zugriffsprobe, welcher die Information bezüglich des PN Versatzes der detektierten Piloten von den Basisstationen 402 und 404 trägt, entweder durch die Basisstation 402 oder durch die Basisstation 404 empfangen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird der Zugriffsprobe zu der Basisstation 404 übertragen. In der Basisstation 404 wird der Probe durch die Antenne 430 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR) 428 geliefert. Der Empfänger 428 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt den empfangenen Probe gemäß dem Rückverbindungsfrequenzband. Das empfangene Signal wird dann zu dem Rückverbindungs (RL) Demodulator 424 geliefert, welcher die Probes demoduliert und die gemessenen PN Phasenversatze extrahiert.
  • Die gemessenen PN Phasenversatze werden zu dem Steuerungsprozessor (Control Proc) 446 geliefert. Der Steuerungsprozessor 446 berechnet den relativen Fehler in der Zeitgebung zwischen der Basisstation 404 und der Basisstation 402, wie mit Bezug auf Gleichung (1) oben stehend beschrieben wurde. Die berechnete Veränderung in der Zeitgebung wird zu dem Zeitgebungseinstellelement 448 geliefert, welches die Takte der Basisstation 404 in Synchronisation mit den Takten der Basisstation 402 bringt, und zwar ansprechend auf die berechnete Zeitgebungseinstellung.
  • Das Durchführen der notwendigen Zeitgebungseinstellung in der Basisstation liefert eine schnelle Einstellung der Zeitgebung. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Basisstation 404 die Information in dem Zugriffsprobe zurück zu einem zentralen Steuerelement wie einem Basisstationssteuerelement (nicht gezeigt) senden. Die notwendigen Berechnungen können dann bei dem Basisstationssteuerelement durchgeführt werden, und die notwendige Zeitgebungsverschiebung kann dann zurück zu den Basisstationen übertragen werden. Dieses Ausführungsbeispiel hat den zusätzlichen Faktor dass es ermöglicht wird, dass Information von vielen Basisstationen zusammen ausgewertet wird, und systemweite Synchronisation in weniger Schritten erreicht werden kann.
  • IV. Verwendung von festen Stationen zum Übertragen von Probes zu Basisstationen.
  • Die festen Scheinstationen können auch verwendet werden, um Probes auf Befehl zu senden. Diese Probes werden mit einem Leistungspegel gesendet, welcher ausreichend ist, um einen gewünschten Satz von benachbarten Zellen zu erreichen, wo die Zeitgebung eingestellt werden soll. Wie bei den mobilen Messungen, welche oben stehend beschrieben wurden, werden die Zeitgebungsfehlerabschätzungen von Zeit-des-Empfangs Messungen bei den Basisstationen und den bekannten Abständen von den Zellen zu den festen Mobilen abgeleitet.
  • Unter Bezugnahme auf 5 wird, wenn die Synchronisation zwischen der Basisstation 502 und der Basisstation 504 durchgeführt werden soll, eine Anforderungsnachricht zu der Mobilstation 506 gesendet. Die Probeanforderungsnachricht wird bei der festen Scheinstation 506 durch die Antenne 542 empfangen. Das empfangene Signal wird durch den Duplexer 544 zu dem Vorwärtsverbindungsempfänger (RCVR) 546 geliefert. Der Empfänger 546 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das empfangene Signal gemäß dem Rückverbindungsfrequenzband. Das empfangene Signal wird zu dem Demo dulator (Demod) 548 geliefert, welcher das empfangene Signal demoduliert und den Empfang einer Probeanforderungsnachricht detektiert.
  • Beim Empfang der Probeanforderungsnachricht liefert der Demodulator 548 ein Triggersignal zu dem Nachrichtengenerator (MSG GEN) 550. Der Nachrichtengenerator 550 generiert eine vorbestimmte Symbolsequenz und liefert die Sequenz zu dem Rückverbindungssender (TMTR) 552. Der Sender 552 heraufkonvertiert, filtert und verstärkt das Signal gemäß dem Rückverbinddungsfrequenzband und liefert das Signal durch den Duplexer 544 zur Sendung durch die Antenne 542.
  • Bei der Basisstation 504 wird das Probesignal durch die Antenne 540 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR) 538 geliefert. Der Rückverbindungsempfänger 538 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das Signal und liefert das Signal zu dem Optimalfilter 536. Der Optimalfilter 536 generiert ein Ausgangssignal, dessen Energie proportional zu der Korrelation der erwarteten Probesymbolsequenz zu der empfangenen Symbolsequenz ist. Die Energiewerte werden zu dem Steuerungsprozessor 534 geliefert. Bei der Detektion der Probesequenz liefert der Steuerungsprozessor 534 ein Signal zu dem Basisstationssteuerelement 506, welches anzeigend ist für die Zeit des Empfangs der Probesequenz von der festen Scheinstation 506.
  • Ähnlich wird bei der Basisstation 502 das Probesignal durch die Antenne 518 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR) 520 geliefert. Der Rückverbindungsempfänger 520 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das Signal und liefert das Signal zu dem Optimalfilter (MF = matched filter) 522. Der Optimalfilter 522 generiert ein Ausgangssignal, dessen Energie proportional zu der Korrelation der erwarteten Probesymbolsequenz mit der empfangenen Symbolsequenz ist. Die Energiewerte werden zu dem Steuerungsprozessor 534 geliefert. Bei der Detektion der Probesequenz liefert der Steuerungsprozessor 534 ein Signal zu dem Basisstationssteuerelement, welches anzeigend ist für die Zeit des Empfangs der Probesequenz von der festen Scheinstation 506. Das Basisstationssteuerelement bestimmt die Zeitgebungsfehlerkorrektur zwischen den Basisstationen 504 und 502, und sendet Nachrichten, welche anzeigend für die Zeitgebungskorrektur sind, zu den Basisstationen 504 und 506, und zwar gemäß Gleichung (2) wie oben stehend.
  • In der Basisstation 502 wird das Zeitgebungsfehlerkorrektursignal durch den Steuerungsprozessor 524 empfangen, welcher ein Zeitgebungseinstellsignal zu dem Takt bzw. der Uhr 516 liefert. Das eingestellte Taktsignal wird dann durch den Vorwärtsverbindungs (FL) Modulator 510 in der Generierung der PN Sequenzen verwendet, welche zum Spreizen der ausgehenden Daten verwendet werden. Pilot- und Verkehrssymbole, welche zu dem Vorwärtsverbindungsmodulator 510 geliefert werden, werden gemäß PN Sequenzen gespreizt, welche gemäß dem korrigierten Taktsignal bestimmt werden. Das gespreizte Signal wird zu dem Vorwärtsverbindungssender (FL TMTR) 512 geliefert. Der Sender 512 heraufkonvertiert, filtert und verstärkt das Signal gemäß dem Vorwärtsverbindungsfrequenzband und liefert das resultierende Signal zu der Antenne 514 zur Sendung.
  • Ähnlich wird in der Basisstation 504 das Zeitgebungsfehlerkorrektursignal durch den Steuerungsprozessor 534 empfangen, welcher ein Zeitgebungseinstellsignal zu dem Takt 532 liefert. Das eingestellte Taktsignal wird dann durch den Vorwärtsverbindungs (FL) Modulator 530 in der Generierung der PN Sequenzen verwendet, welche zum Spreizen der ausgehenden Daten verwendet werden. Pilot- und Verkehrssymbole, welche zu dem Vorwärtsverbindungsmodulator 530 geliefert werden, werden gemäß PN Sequenzen gespreizt, welche gemäß dem korrigierten Taktsignal bestimmt werden. Das gespreizte Signal wird zu dem Vorwärtsverbindungssender (FL TMTR) 532 geliefert. Der Sender 528 heraufkonvertiert, filtert und verstärkt das Signal gemäß dem Vorwärtsverbindungsfrequenzband und liefert das resultierende Signal zu der Antenne 526 zur Sendung.
  • V. Fester Transponder
  • Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für die Basisstationssynchronisation beinhaltet die Verwendung eines einfachen Transponders. Wie bei der festen Scheinstation von Verfahren wie oben stehend beschrieben, wird der Transponder derart angeordnet, dass er Signale von zwei oder mehr Basisstationen empfangen kann.
  • Der Transponder digitalisiert periodisch und speichert die empfangenen Signale auf der Vorwärtsverbindung für eine kurze Zeit, und überträgt diese Samples erneut auf der Rückverbindung. Somit erhält der Transponder eine Momentaufnahme der Basisstationspilotübertragungen, welche zum Bestimmen der relativen Zeitgebung der Basisstationen verwendet werden können. Anstatt diese Information in dem Transponder zu verarbeiten, wird sie einfach zu der Basisstation zur Analyse weitergeleitet. Dieser Ansatz erlaubt, dass ein preiswertes Gerät mit niedriger Leistung verwendet wird. Der Transponder kann auch einfach eine Frequenzumsetzung des hereinkommenden Vorwärtsverbindungssignals durchführen und auf der Rückverbindung ohne Speichern des Signals erneut übertragen. Dies erfordert, dass der Transponder zur gleichen Zeit empfängt und sendet, aber vermeidet den Bedarf für eine A/D Konvertierung und Speicherung der Samples.
  • Der Transponder ist im Allgemeinen nicht mit dem CDMA System synchronisiert. Um die Verarbeitung bei der Basisstation/den Basisstationen zu vereinfachen, um die Transponderübertragung zu detektieren, wird die Übertragung zu festen Intervallen (zum Beispiel alle 10 Minuten oder ähnlich) durchgeführt. Die Unklarheiten der Zeitgebung des Pulses sind aufgrund des Fehlers in dem Transpondertakt mit der Zeit zwischen Übertragungen. Bei einer Taktgenauigkeit von 3 × 10-7 (ein guter Niedrigleistungs-TCXO), dann ist der Drift nur 180 μsec alle zehn Minuten.
  • Um die weitere Suche der Basisstation zu vereinfachen, sendet der Transponder seine Burstübertragung mit einem vernünftig hohen Leistungs- Pegel. Dies führt zu keiner signifikanten Verringerung in der Systemperformance, weil es selten auftritt. Der Übertragung kann auch eine kurze feste Präambel vorausgehen, ein PN Code, welcher einzigartig für einen bestimmten Transponder ist, welcher durch einen einfachen Optimalfilter bei der Basisstation detektiert werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf 6 werden in der Basisstation 602 der Pilot und Verkehrssymbole zu dem Vorwärtsverbindungs (FL) Modulator 608 geliefert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Vorwärtsverbindungsmodulator 608 ein Codemultiplex-Vielfachzugriff-Modulator, wie detailliert in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,103,459 beschrieben wurde. Das Codemultiplex-Vielfachzugriff-Signal wird dann zu dem Vorwärtsverbindungssender (FL TMTR) 610 geliefert, welcher das Vorwärtsverbindungssignal zur Übertragung durch die Antenne 612 heraufkonvertiert, filtert und verstärkt. Rückverbindungssignale werden durch die Antenne 614 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL_RCVR) 616 geliefert. Der Empfänger 616 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt empfangene Rückverbindungssignale gemäß dem Rückverbindungsfrequenzband und liefert die empfangenen Signale durch den Switch 617 zu dem Rückverbindungsdemodulator 618. Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Demodulieren von CDMA Signalen ist in dem zuvor genannten U.S. Patent Nummer 5,654,979 beschrieben.
  • Ähnlich werden in der Basisstation 604 die Pilot- und Verkehrssymbole zu dem Vorwärtsverbindungs (FL) Modulator 620 geliefert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Vorwärtsverbindungsmodulator 620 ein Codemultiplex-Vielfachzugriff-Modulator, wie detailliert in dem vorhergehend genannten U.S. Patent Nummer 5,103,459 beschrieben wurde. Das Codemultiplex-Vielfachzugriff-Signal wird dann zu dem Vorwärtsverbindungssender (FL TMTR) 622 geliefert, welcher das Vorwärtsverbindungssignal zur Sendung durch die Antenne 624 heraufkonvertiert, filtert und stärkt. Rückverbindungssignale werden durch die Antenne 630 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR) 628 geliefert. Der Empfänger 628 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt empfangene Rückverbindungssignale gemäß dem Rückverbindungsfrequenzband und liefert das empfangene Signal zu dem Rückverbindungs (RL) Demodulator 626.
  • Die Vorwärtsverbindungssignale von beiden Basisstationen 602 und 604 werden durch die Antenne 632 der festen Scheinstation 606 empfangen. Das Signal wird durch den Duplexer 634 zu dem Empfänger (RCVR) 636 geliefert. Der Empfänger 636 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt das Signal gemäß der Rückverbindungsfrequenz. Die empfangenen Signale werden zu dem analog-zu-digital Konvertierer (A/D) 638 geliefert. Die digitalisierten Samples des empfangenen Signals werden zu dem digital-zu-analog-Konvertierer (DIA) 640 geliefert. Der digital-zu-analog-Konvertierer 640 konvertiert und empfängt digitalisierte Samples zurück zu analogem Format zur Heraufkonvertierung auf die Rückverbindungsfrequenz. Die digitalisierten Samples werden zu dem Sender (TMTR) 642 geliefert, welcher das Signal gemäß dem Rückverbindungsfrequenzband heraufkonvertiert, filtert und verstärkt, und das Signal durch den Duplexer 634 zur Sendung durch die Antenne 632 liefert.
  • In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Burstübertragung von der festen Scheinstation 606, welche eine Frequenzumsetzung der empfangenen digitalisierten Samples auf dem Vorwärtsverbindungsfrequenzband ist, entweder durch die Basisstation 604 oder durch die Basisstation 602 empfangen. Wenn der Probe bei der Basisstation 602 empfangen wird, wird der Probe durch die Antenne 614 empfangen und zu dem Rückverbindungsempfänger (RL RCVR) 616 geliefert. Der Empfänger 616 herunterkonvertiert, filtert und verstärkt die empfangenen Probes gemäß dem Rückverbindungsfrequenzband. Bei dem vorbestimmten Zeitintervall, wenn es erwartet wird, dass der Probe empfangen wird, liefert der Switch 617 das empfangene Signal zu dem Suchelement 619.
  • Das Suchelement bestimmt die relativen Phasen der Basisstationsübertragungen, welche durch den Transponder 606 weitergeleitet wurden. Das PN Suchelement muß das Signal nach einem Fenster bei ungefähr der erwarteten Übertragungszeit des Transponders untersuchen, weil der Transponder nicht mit dem Netzwerk synchronisiert wird, und eine gewisse Zeitdrift kann aufgetreten sein, seit der letzten Burstübertragung. Das Suchelement 619 führt die Vorwärtsverbindungssuchoperation wie mit Bezug auf den Vorwärtsverbindungsdemodulator 136 des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben aus. Das Suchelement 619 detektiert die Phase des Vorwärtsverbindungssignals von den Basisstationen 602 und 604. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel detektiert das Suchelement 619 den Phasenversatz der Pilotkanäle von den Basisstationen 602 und 604.
  • Das Suchelement 619 liefert die detektierte Phase der Vorwärtsverbindungssignale zu dem Steuerungsprozessor 650, welcher die Einstellung berechnet, welche notwendig ist, um (die internen Takte der Basisstationen 602 und 604 zu synchronisieren. Die Zeitgebungseinstellung wird entweder auf die Basisstation angewandt, welche die Suche durchgeführt hat, oder zu dem Basisstationsteuerelement auf einer Rücktransportverbindung gesendet, um zu der Basisstation 604 weitergeleitet zu werden.)
  • Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele wird geliefert, um jedem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung auszuführen oder zu benutzen. Die verschiedenen Modifikationen zu diesen Ausführungsbeispielen werden dem Fachmann offensichtlich sein, und die allgemeinen Prinzipien, welche hierin definiert wurden, können auf andere Ausführungsbeispiele ohne die Verwendung der erfinderischen Fähigkeit angewandt werden. Somit ist es nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die hierin gezeigten Ausführungsbeispiele einzuschränken, sondern ihr soll der weiteste Umfang wie durch die Ansprüche definiert zugestanden werden.

Claims (10)

  1. Ein System zum Synchronisieren der Uhren bzw. Takte einer erste Basisstation (100) und einer zweiten Basisstation (104), einer Vielzahl von Basisstationen in einem Drahtlos-Kommunikationssystem zum Vorsehen von Zwei-Wege-Kommunikationen zwischen der Vielzahl von Basisstationen und einer Vielzahl von Mobilstationen, wobei die Vielzahl von Basisstationen Informationen zu der Vielzahl von Mobilstationen auf einem Vorwärtsverbindungsfrequenzband sendet und die Vielzahl von Mobilstationen Informationen zu der Vielzahl von Basisstationen auf einem Rückwärtsverbindungsfrequenzband sendet, wobei das System zum Synchronisieren Folgendes aufweist: die erste Basisstation (100) und die zweite Basisstation (104), wobei die erste Basisstation (100) angepasst ist zum Senden eines ersten Drahtlos-Kommunikationssignals zu einem ersten Untersatz der Vielzahl von Mobilstationen auf dem Vorwärtsverbindungsfrequenzband, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass die zweite Basisstation (104) angepasst ist zum Senden eines zweiten Drahtlos-Kommunikationssignals zu einem zweiten Untersatz der Vielzahl von Mobilstationen auf dem Vorwärtsverbindungsfrequenzband, zum Unterdrücken des Sendens des zweiten Drahtlos-Kommunikationssignals für eine Überwachungsperiode, zum Empfangen des ersten Drahtlos-Kommunikationssignals während der Überwachungsperiode und zum Anpassen eines internen Takts gemäß dem empfangenen ersten Drahtlos-Kommunikationssignals.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die zweite Basisstation (104) Folgendes aufweist: ein Rückwärtsverbindungsempfängeruntersystem (130, 132) zum Empfangen von Signalen von einer Mobilstation auf dem Rückwärtsverbindungsfrequenzband; ein Vorwärtsverbindungsempfängeruntersystem (150) zum Empfangen eines Signals von der ersten Basisstation (100) auf dem Vorwärtsverbindungsfrequenzband; und Timing-Anpassungsmittel (138) zum Anpassen des internen Taktes gemäß dem empfangenen Vorwärtsverbindungssignal.
  3. System nach Anspruch 3, wobei die zweite Basisstation (104) weiterhin ein Vorwärtsverbindungssende- bzw. Übertragungsuntersystem (120, 122) zum Senden eines Signals auf einem Vorwärtsverbindungsfrequenzband aufweist.
  4. System nach Anspruch 3, wobei die zweite Basisstation (104) weiterhin einen Schalter (128) aufweist, zum Unterdrücken des Sendens durch das Vorwärtsverbindungssendeuntersystem (120, 122), während das Vorwärtsverbindungsempfängeruntersystem (150) das Signal von der ersten Basisstation (100) empfängt.
  5. Eine Basisstation (104), die Folgendes aufweist: ein Rückwärtsverbindungsempfängeruntersystem (130, 132) zum Empfangen von Signalen von einer Mobilstation auf einem Rückwärtsverbindungsfrequenzband, gekennzeichnet durch: ein Vorwärtsverbindungsempfängeruntersystem (150) zum Empfangen eines Signals von einer ersten Basisstation (100) auf einem Vorwärtsverbindungsfrequenzband; Timing-Anpassungsmittel (138) zum Anpassen eines internen Takts bzw. einer Uhr gemäß dem empfangenen Vorwärtsverbindungssignal; ein Vorwärtsverbindungssendeuntersystem (120, 122) zum Senden eines Signals auf dem Vorwärtsverbindungsfrequenzband; und ein Switch bzw. Schalter (128) zum Unterdrücken des Sendens durch das Vorwärtsverbindungssendeuntersystem (120, 122) während das Vorwärtsverbindungsempfängeruntersystem (150) das Signal von der ersten Basisstation (100) empfängt.
  6. Ein System zum Synchronisieren der Takte einer ersten Basisstation (304) und einer zweiten Basisstation (300), einer Vielzahl von Basisstationen in einem Drahtlos-Kommunikationssystem zum Vorsehen von Zwei-Wege-Kommunikationen zwischen der Vielzahl von Basisstationen und einer Vielzahl von Mobilstationen, wobei die Vielzahl von Basisstationen Informationen zu der Vielzahl von Mobilstationen auf einem Vorwärtsverbindungsfrequenzband sendet und die Vielzahl von Mobilstationen Informationen zu der Vielzahl von Basisstationen auf einem Rückwärtsverbindungsfrequenzband sendet, wobei das System zum Synchronisieren Folgendes aufweist: die erste Basisstation (304) und die zweite Basisstation (300), wobei die erste Basisstation (304) angepasst ist zum Empfangen von Signalen von einem Untersatz der Vielzahl von Mobilstationen auf einem Rückwärtsverbindungsfrequenzband, dadurch gekennzeichnet dass: die erste Basisstation (304) weiterhin angepasst ist zum Senden eines Rückwärtsverbindungs-Drahtlos-Kommunikationssignals auf einem Rückwärtsverbindungsfrequenzband, während eines Synchronisationsintervalls; die zweite Basisstation (300) angepasst ist zum Empfangen des Rückwärtsverbindungs-Drahtlos-Kommunikationssignals und zum Anpassen eines internen Takts gemäß dem empfangenen Drahtlos-Kommunikationssignal; und die erste Basisstation (304) weiterhin angepasst ist zum Senden von Signalen auf einem vorwärtsverbindungsfrequenzband, zum Empfangen eines Signals von einer Mobilstation auf einem Rückwärtsverbindungsfrequenzband, zum Senden des Drahtlos-Kommunikationssignals auf dem Rückwärtsverbindungsfrequenzband und zum Unterdrücken des Empfangs des Signals von der Mobilstation während des Sendens auf dem Rückwärtsverbindungsfrequenzband.
  7. System nach Anspruch 6, wobei die erste Basisstation (304) angepasst ist zum Senden des Drahtlos-Kommunikationssignals zu einer bestimmten Zeit und wobei die zweite Basisstation (300) angepasst ist zum Anpassen des internen Taktes basierend auf der Ankunftszeit des Drahtlos-Kommunikationssignals.
  8. System nach Anspruch 7, wobei die erste Basisstation (304) Folgendes aufweist: ein Vorwärtsverbindungssendeuntersystem (320, 322) zum Senden von Signalen auf einem Vorwärtsverbindungsfrequenzband; ein Rückwärtsverbindungsempfängeruntersystem (330, 332) zum Empfangen eines Signals von einer Mobilstation auf einem Rückwärtsverbindungsfrequenzband; und ein Rückwärtsverbindungssenderuntersystem (350, 352) zum Senden des Drahtlos-Kommunikationssignals auf dem Rückwärtsverbindungsfrequenzband.
  9. System nach Anspruch 8, wobei die erste Basisstation (304) weiterhin einen Switch bzw. Schalter (324) aufweist zum Unterdrücken des Empfangs des Signals von der Mobilstation während das Rückwärtsverbindungssenderuntersystem (350, 352) auf dem Rückwärtsverbindungsfrequenzband sendet.
  10. Eine Basisstation (304), die Folgendes aufweist: ein Vorwärtsverbindungssendeuntersystem (320, 322) zum Senden von Signalen auf einem Vorwärtsverbindungsfrequenzband; und ein Rückwärtsverbindungsempfängeruntersystem (330, 332) zum Empfangen eines Signals von einer Mobilstation auf einem Rückwärtsverbindungsfrequenzband, gekennzeichnet durch: ein Rückwärtsverbindungssenderuntersystem (350, 352) zum Senden einer Synchronisationsprobe auf dem Rückwärtsverbindungsfrequenzband; und ein Switch bzw. Schalter (324) zum Unterdrücken des Empfangs des Signals von der Mobilstation, während das Rückwärtsverbindungs senderuntersystem (350, 352) auf dem Rückwärtsverbindungsfrequenzband sendet.
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Inventor name: HOWARD, J. STEVEN, ASHALAND, MASS., US