DE69904063T2

DE69904063T2 - Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE69904063T2
Application number: DE69904063T
Authority: DE
Inventors: Lauri Oksanen
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: AU5440899A; EP1112627B1; EP1112627A1; ES2188221T3; JP4384358B2; JP2002524967A; US7024194B1; WO2000014907A1; CN1324531A; CN1127819C; DE69904063D1; BRPI9913452B1; BR9913452A; GB9819482D0; ATE228283T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem zur Bereitstellung einer Messung von Zeitdifferenzen zwischen Basisstationen. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere vorteilhaft in einem asynchronen CDMA Telefonsystem (Code Division Multiple Access Telephone System).
Fig. 1 zeigt in schematischer Weise den Aufbau eines typischen Mobilfunktelefonsystems. Das System umfasst eine Anzahl von Basisstationen (BSs) 1, 2, 3 und dergleichen. Jede Basisstation umfasst einen Funktransceiver, der in der Lage ist, Radiosignale zu senden und Radiosignale aus dem Versorgungsbereich oder der Zelle 4, 5, 6 usw. in der Nähe der Basisstation zu empfangen. Mittels dieser Signale kann die Basisstation mit einer Mobilstation (MS) 7 in der Zelle kommunizieren, die ihrerseits einen Funktransceiver aufweist. Jede Basisstation ist mit einer Mobilsystemsteuerungseinrichtung (MSC) 8 verbunden, die ihrerseits mit dem öffentlichen Telefonnetz (Netzwerk) 9 verbunden ist. Mittels dieses Systems kann ein Benutzer der Mobilstation 7 ein Telefonat mit dem öffentlichen Netzwerk 9 über die Basisstation, in deren Zelle sich die Mobilstation befindet, aufbauen.
Es ist erforderlich, eine Kommunikation zwischen der Mobilstation und der Funkstation aufrecht zu erhalten, wenn sich eine Mobilstation aus der Zelle der ersten Basisstation heraus und in die Zelle einer zweiten Basisstation bewegt. Dies wird mittels eines Weiterreichungsvorgangs bzw. Handover- Vorgangs bewirkt, in welchem die Mobilstation geändert wird von einer Kommunikation mit der ersten Basisstation zu einer Kommunikation mit der zweiten Basisstation. Es gibt verschiedene Arten von Handover-Abläufen. Bei einem harten Handover schaltet die Mobilstation ganz einfach von einer Kommunikation mit der ersten Basisstation zu einer Kommunikation mit der zweiten Basisstation um. Diese Vorgehensweise wird beispielsweise in dem GSM-Funktelefonsystem verwendet. Bei einem sanften Handover ist die Mobilstation in der Lage, eine Zwischenbetriebsart in der in dem Fall anzunehmen, dass die Mobilstation in einem Bereich angeordnet ist, in dem sich die Zellen der ersten und zweiten Basisstation überlappen, wobei der Mobilteil sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Basisstation kommuniziert, d. h. die Mobilstation kann eine Übertragung von Benutzerverkehrsinformationen wie Sprachdaten zwischen der Mobilstation selbst und beiden Basisstationen gleichzeitig durchführen. Diese Vorgehensweise wird beispielsweise in dem IS-95-Funktelefonsystem verwendet. Ein sanfter Handover wird ebenfalls vorgeschlagen für eine Verwendung in dem ARIB/ETSI W- CDMA-System (Breitband-CDMA), wobei Einzelheiten einer verfügbaren Ausführung unter der Internetadresse http://www.itu.org/imt/2-radio-dev/rtt/j/j.pdf. angegeben sind.
Übertragungen in Funkkommunikationssystemen sind typischerweise in strukturellen Kommunikationsblöcken organisiert, die die zu übertragenden (zu sendenden) Daten aufweisen. Beispielsweise ist in dem vorgeschlagenen W-CDMA-System ein Superrahmen von 720 ms Zeitdauer in 72 Rahmen von jeweils 10 ms aufgeteilt. Jeder Rahmen ist in 16 Zeitschlitze von 0.625 ms aufgeteilt, und jeder Zeitschlitz umfasst eine Anzahl von Symbolen, die ihrerseits die Daten tragen. Auf diese Weise aufgeteilte Superrahmen werden nacheinander übertragen bzw. gesendet.
In einigen Funkkommunikationssystemen sind die Basisstationen zeitlich nahe zueinander synchronisiert, sodass das Senden von strukturierten Blöcken von den Basisstationen (wie beispielsweise Superrahmen) bei nahe beieinander liegenden Zeiten oder nahe zueinander festgelegten Versetzungszeiten (offset times) beginnt. Dies verbessert die Funkleistungsfähigkeit des Systems, beispielsweise durch Vermindern der Suchzeiten der Mobilstationen (wie in dem System IS-95) und durch Verbessern der Störungsverarbeitungsfähigkeit bzw. Störungsfestigkeit (wie beispielsweise in einem TDD- System). Beispielsweise sind in dem IS-95-System die Basisstationen mittels einer Universalzeitinformation (universal time) synchronisiert, die durch GPS- Satellitenübertragungen (GPS, Global Positioning System) bereitgestellt wird. Unter Verwendung dieser Universalzeitinformationen werden sämtliche Basisstationen bis auf die Chipebene (typischerweise um 1 us oder weniger) synchronisiert. Der zeitliche Versatz (offset) jeder Basisstation wird sodann zur Mobilstation gesendet. Die Anforderungen an eine derartige Synchronisation führen zu einer komplizierten Entwicklung und einer teueren Herstellung der Mobilstationen. Ebenso wird das System von einer externen Zeitquelle abhängig, wobei die Leistungsfähigkeit des Systems zumindest vermindert wird, falls die externe Zeitquelle nicht verfügbar ist.
In anderen Systemen sind die Basisstationen nicht synchronisiert oder lediglich in loser Form synchronisiert. Beispielsweise wird das W-CDMA-System als fast vollständig synchronisiertes System vorgeschlagen: die Basisstationen werden lediglich bis zu der Superrahmenebene (720 ms) synchronisiert. Dies kann auf relativ einfache Weise unter Verwendung des Übertragungsnetzwerkes erfolgen. Obwohl die Vorgehensweisen der losen Synchronisation die Entwicklung der Basisstationen vereinfacht und ihre Kosten vermindert, werden jedoch höhere Anforderungen an die Mobilstationen gestellt. Um der losen Synchronisation zu entsprechen, ist es erforderlich, dass jede Mobilstation des Systems eine leistungsfähige Synchronisationssucheinrichtung aufweist. Das Erfordernis einer derartigen leistungsfähigen Sucheinrichtung erhöht die Kosten der Mobilstationen, wobei dies ein nachteiliger Faktor bei den verbraucherorientierten Mobiltelefonen ist, und es besteht ferner eine erhöhte Leistungsaufnahme durch die Mobilstation, sodass sich die Standby- und Betriebszeit der Mobilstationen vermindert, wobei dies ebenfalls für den Verbraucher nachteilig ist. Ferner benötigen die Synchronisationseinrichtungen eine wesentliche Zeit zum Messen und Verarbeiten der Synchronisationsinformation, beispielsweise für Handover- Abläufe, sodass der Betrieb der Mobilstationen und des Netzwerkes verschlechtert wird, beispielsweise durch Verzögern der Handover-Vorgänge.
Die Druckschrift US-A-5 640 679 offenbart das Senden einer Zeitdifferenzinformation von einer Basisstation zu einer Mobilstation während eines Handover-Vorgangs.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, zumindest einige der Synchronisationsprobleme zu lösen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Verteilen einer Zeitinformation in einem Funkkommunikationssystem entsprechend den in Patentanspruch 1 bezeichneten Merkmalen.
Der Schritt des Schätzens der Differenzen in der Zeit kann das Bereitstellen von Anzeichen bzw. Hinweisen bezüglich der Unterschiede in der Zeit aufweisen. Dieser Schritt umfasst vorzugsweise das Erfassen einer wiederholten Charakteristik der Kommunikationssignale und Vergleichen der Zeit der Charakteristik, wie sie von der ersten Basisstation und den benachbarten Basisstationen empfangen wurden, miteinander oder mit einem unabhängigen Taktsignal. Die wiederholte Charakteristik kann beispielsweise ein bestimmtes Zeitsignal oder der Beginn oder das Ende eines Kommunikationsblocks wie eines Superrahmens, eines Rahmens oder eines Zeitschlitzes sein.
Der Schritt des Schätzens der Differenzen in der Zeit kann das direkte Messen beispielsweise durch das Empfangen der Signale selbst und Vergleichen ihrer Zeiten oder durch eine andere Vorgehensweise wie das Vergleichen des Takts oder anderer Signale (beispielsweise über eine Leitungsverbindung) der Basisstationen sein.
Gemäß der Erfindung wird zusätzlich zu dem Senden eines Hinweises bezüglich des Unterschieds in der Zeit der ersten Mobilstation ein Hinweis bezüglich der Genauigkeit dieses Hinweises ebenfalls zu der ersten Mobilstation übertragen.
Vorzugsweise umfasst das Funkkommunikationssystem eine zweite Mobilstation, die in der Lage ist, Signale von zumindest zwei Basisstationen aus der Anzahl von Basisstationen einschließlich der ersten Basisstation und der benachbarten Basisstationen zu empfangen. Vorzugsweise ist eine der zumindest zwei Basisstationen die erste Basisstation. Der Schritt des Empfangens von Funkkommunikationssignalen von diesen Basisstationen und/oder der Schritt des Schätzens der Differenz bezüglich der Zeit zwischen diesen Basisstationen wird vorzugsweise durch die zweite Mobilstation durchgeführt. Bei der Erzeugung eines Hinweises bezüglich der Differenz in der Zeit zwischen den beiden Basisstationen überträgt die zweite Mobilstation vorzugsweise einen Hinweis bezüglich dieser Differenz in der Zeit zu dem Netzwerk, beispielsweise zu der ersten Basisstation. Dies kann in geeigneter Weise erfolgen durch eine Funkkommunikation (Funkverbindung) direkt von der zweiten Mobilstation zu der ersten Mobilstation, oder alternativ über einen anderen Weg wie eine Funkverbindung von der zweiten Mobilstation zu einer anderen Basisstation und Senden der Daten von dieser Station zu der ersten Basisstation.
Bei dem Empfangen eines Hinweises bezüglich einer Differenz in der Zeit (beispielsweise von der zweiten Mobilstation) speichert das Netzwerk vorzugsweise den Hinweis für ein Senden zu der ersten Mobilstation und/oder führt eine Verarbeitung dieses Hinweises durch. Dies kann beispielsweise in der ersten Basisstation, bei einer bestimmten Einheit oder bei einem Basisstationscontroller/Funknetzwerkcontroller durchgeführt werden. Die Verarbeitung kann darin bestehen, den gespeicherten Hinweis bezüglich der Zeitdifferenz zu verfeinern, beispielsweise durch eine Verarbeitung des empfangenen Hinweises zusammen mit einem zuvor gespeicherten Hinweis zur Erzeugung eines korrigierten Hinweises, der dann gespeichert werden kann für eine nachfolgende Übertragung (Senden) zur ersten Mobilstation. Dies ermöglicht die Aufrechterhaltung der Genauigkeit der gespeicherten Hinweise, auch wenn die Zeiten der Basisstationen einer Drift unterliegen.
Während der Messung der Zeitdifferenzen kann sich die zweite Mobilstation in geeigneter Weise in einem sanften Handover- Ablauf befinden. Alternativ kann sie sich nicht in einem sanften Handover-Ablauf befinden.
Als Alternative oder zusätzlich zur zweiten Mobilstation kann das Funkkommunikationssystem eine Synchronisationsschätzeinheit aufweisen, die in der Lage ist, Signale von zumindest zwei der ersten Basisstationen und der benachbarten Basisstationen zu empfangen. Der Schritt des Empfanges der Funkkommunikationssignale von diesen Basisstationen und/oder das Schätzen der Differenzen bezüglich der Zeit zwischen diesen Basisstationen kann sodann durch die Synchronisationsschätzeinheit durchgeführt werden. Die Synchronisationsschätzeinheit kann eine vorbestimmte Einheit sein oder kann weitere Funktionen durchführen.
Vorzugsweise werden die Hinweise bezüglich der Zeitdifferenzen durch die erste Basisstation zur ersten Mobilstation gesendet. Dies kann mittels einer Nachricht erfolgen, die speziell an diese Mobilstation gerichtet ist, oder mittels einer Rundfunkübertragungsnachricht für alle oder für mehr als eine Mobilstation (beispielsweise mittels eines BCCH-Kanals). Der Hinweis kann in geeigneter Weise zu der ersten Mobilstation in Abhängigkeit davon übertragen werden, dass die erste Mobilstation eine Verbindung mit der ersten Basisstation aufbaut, oder in Abhängigkeit von einer Anforderung von der ersten Mobilstation.
Bei dem Empfangen der Hinweise bezüglich der Zeitdifferenzen speichert vorzugsweise die erste Mobilstation diese Hinweise. Die erste Mobilstation kann zu einem späteren Zeitpunkt die Hinweise verwenden: beispielsweise für einen Verbindungsaufbau mit einer der Nachbarbasisstationen und/oder für eine Verbindung (Kommunikation) mit einer der Nachbarbasisstationen und/oder zum Schätzen der Qualität der Kommunikationsverbindung mit einer der Nachbarbasisstationen. Bei dem Aufbau einer Kommunikation kann die erste Mobilstation Gebrauch machen von den empfangenen Hinweisen bezüglich einer Zeitdifferenz im Hinblick auf eine Unterstützung für eine genauere Messung der Zeitdifferenz. Bei einer Kommunikation mit der benachbarten Basisstation kann die erste Mobilstation mit der benachbarten Basisstation auf der Basis des Hinweises zur Zeitdifferenz kommunizieren. Eine Schätzung der Qualität der Kommunikationsverbindung mit der benachbarten Basisstation kann verwendet werden zur Bestimmung, ob die erste Mobilstation vollständig oder teilweise einen Handover-Vorgang zu oder von der benachbarten Basisstation durchführt.
Der Hinweise bezüglich einer Zeitdifferenz für eine benachbarte Basisstation kann ein geeigneter Hinweis bezüglich einer Zeitdifferenz zwischen der benachbarten Basisstation und der ersten Basisstation sein, oder ein Hinweis bezüglich der Zeitdifferenz zwischen der benachbarten Basisstation und einer Standardzeit. Die Standardzeit kann direkt für die Mobilstationen und/oder die Basisstationen beispielsweise aus einem GPS-System verfügbar sein.
Jede Basisstation kann eine oder mehrere Mobilstationen bezüglich der Zeitdifferenz(en) zwischen ihr und einer oder mehreren Basisstationen informieren. In der RNC können beispielsweise Einrichtungen vorgesehen sein zur Überprüfung, ob die durch zwei oder mehrere Basisstationen zu übertragenden Zeitdifferenzen konsistent sind.
Die benachbarten Basisstationen können einige oder sämtliche der Basisstationen umfassen, deren Versorgungsbereiche benachbart zueinander sind und/oder denjenigen der ersten Basisstation überlappen. Zumindest eine der benachbarten Basisstationen kann eine Basisstation mit einem unterschiedlichen Kommunikationsnetzwerk im Vergleich zur ersten Basisstation sein und/oder mit einer unterschiedlichen Frequenz oder unterschiedlichen Frequenzen gegenüber der ersten Basisstation betreibbar sein. Beispielsweise kann eine der benachbarten Basisstationen eine Basisstation sein, die entsprechend unterschiedlicher Luftschnittstellen (air interface) Spezifikationen und Regeln gegenüber der ersten Basisstation arbeitet. Es ist für die benachbarten Basisstationen nicht erforderlich, Basisstationen einer bestimmten Gruppe (beispielsweise in einer Liste benachbarter Stationen) zu sein. Die benachbarten Basisstationen können von der Anzahl her lediglich eine Station oder können mehr als eine Basisstation sein.
Das Funkkommunikationssystem kann ein mobiles und/oder ein zelluläres Telefonsystem sein. Das Funkkommunikationssystem kann ein Code Division Multiple Access-Kommunikationssystem sein, vorzugsweise ein Breitband-CDMA-System. Das Funkkommunikationssystem ist vorzugsweise ein System, in welchem einige oder sämtliche Basisstationen vollständig oder teilweise synchronisiert sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Funkkommunikationssystem vorgesehen, wie es mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23 bestimmt ist. Vorzugsweise umfasst das System eine zweite Mobilstation, die in der Lage ist, Signale von zumindest zwei der ersten Basisstationen und der benachbarten Basisstationen zu empfangen und Signale zu einem Netzwerk zu senden, wobei eine Zeitschätzeinrichtung in der zweiten Mobilstation enthalten ist. Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Basisstation gemäß dem in Patentanspruch 25 angegebenen Gegenstand vorgesehen.
Die vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Weise den Aufbau eines typischen zellulären Funktelekommunikationsnetzwerks,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines weiteren zellulären Funktelekommunikationsnetzwerks, und
Fig. 3 den Aufbau einer Synchronisationsmesseinheit.
Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung in ihrer Verwirklichung in einem Breitband-CDMA-Telekommunikationssystem (W-CDMA- System) wird nachstehend beschrieben. Dabei ist zu beachten, dass dieses Beispiel nicht einschränkend auszulegen ist und dass die vorliegende Erfindung auch in anderen Systemen verwendet werden kann.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird vorgeschlagen, dass in dem W-CDMA-System Basisstationen lediglich bezüglich ihrer Superrahmenebene (720 ms) synchronisiert sind. Das vorliegende Beispiel betrifft die Verbesserung eines bekannten Systems durch Ansammeln einer Information bezüglich der Zeitdifferenzen zwischen benachbarten Basisstationen. Diese Information wird sodann zu den Mobilstationen (Mobilteile) gesendet bzw. übertragen. Entsprechend dieser Information können die Mobilstationen schnell eine Synchronisation und einen Verbindungsaufbau mit einer neuen Basisstation ohne das Erfordernis einer leistungsfähigen Synchronisationseinrichtung durchführen, oder (da weniger Suchen nach einem Codezeitraum erforderlich ist) können dies schneller (d. h. mit einer verminderten Suchzeit) und ohne das Erfordernis des Decodierens des BCCH der neuen Basisstation durchführen. Ferner kann diese Leistungsfähigkeitsverbesserung ohne das Erfordernis der Verengung der Synchronisation zwischen den Basisstationen erzielt werden. Wie es nachstehend noch beschrieben wird, kann der Bedarf an TX-AUS-Zeitschlitzen bei Interfrequenz- und systeminternen Messungen erheblich vermindert werden. Diese Faktoren können potentiell das Risiko einer schlechten Qualität oder ausfallender Anrufe vermindern und dazu dienen, die Leistungsfähigkeit des Netzwerks (insbesondere seine Kapazität) zu verbessern.
Der erste Schritt besteht darin, Zeitdifferenzen zwischen benachbarten Basisstationen zu bestimmen. Dies kann auf numerischem Wege erfolgen. Einer dieser Wege ist in Fig. 2 veranschaulicht, in welchem gleiche Komponenten des Netzwerks in gleicher Weise wie in Fig. 1 nummeriert sind. In dem in Fig. 2 gezeigten System sind zusätzliche Synchronisationsmesseinheiten 20 und 21 vorgesehen. Der allgemeine Aufbau einer Synchronisationsmesseinheit ist in Fig. 3 gezeigt. Die Einheit umfasst eine GPS-Antenne 30 zum Empfangen von GPS-Signalen von GPS-Satelliten. Das empfange GPS-Signal wird einem GPS-Decoder 31 zugeführt, der die GPS-Signale decodiert und eine Universalzeit bei 32 ausgibt. Die Einheit umfasst ferner eine W-CDMA-Antenne 33, die ein empfangenes W-CDMA-Signal einem W- CDMA-Decoder 34 zuführt, der gleichartig sein kann zu dem in einer W-CDMA-Mobilstation verwendeten Empfänger. Der W-CDMA- Decoder empfängt Signale von in der Nähe gelegenen W-CDMA- Basisstationen, und Signale 35 von jeder der Basisstationen werden mit der Universalzeit verarbeitet und an eine Synchronisationsmesseinrichtung 36 ausgegeben. Die Synchronisationsmesseinrichtung bestimmt die Abweichung der Zeit jedes der empfangenen Basisstationssignale bezüglich der Universalzeit und gibt die Abweichungsinformation bei 37 aus. Die Abweichungsinformation von sämtlichen Synchronisationsmesseinheiten wird einer Synchronisationsdatenbank 22 (Fig. 2) zugeführt, die die gemessenen Abweichungen für jede Basisstation bezüglich der Universalzeit speichert. Die Synchronisationseinheiten können die Abweichungsinformation periodisch erneuern.
Eine Mobilstation kann eine Zeitabweichungsinformation für Basisstationen anfordern, oder das Netzwerk kann die Information zu den Mobilstationen normalerweise (beispielsweise mittels des BCCH) oder in Abhängigkeit von einem bestimmten Ereignis, beispielsweise einer Anforderung für einen Handover- Vorgang oder aus netzwerkinternen Gründen wie das Beginnen eines Interfrequenz- oder systeminternen Handover-Vorgangs beispielsweise aus Gründen der Belastung senden. Soll eine Zeitabweichungsinformation zu einer Mobilstation gesendet werden, dann wird die Information von der Synchronisationsdatenbasis zu der Basisstation übertragen, mit der die Mobilstation in Verbindung steht. Diese Basisstation sendet sodann die Abweichungsinformation zu der Mobilstation. Die übertragene bzw. gesendete Abweichungsinformation kann sämtliche Basisstationen in dem Netzwerk umfassen oder lediglich eine der Basisstationen, beispielsweise lediglich diejenigen, die in der Nähe der Basisstation(en) liegen, die mit der Mobilstation in Verbindung steht oder lediglich die benachbarten Basisstationen. Anstelle der Speicherung der Abweichungsinformation in der Synchronisationsdatenbank oder zusätzlich hierzu kann die Abweichungsinformation in individuellen Basisstationen gespeichert werden. Dabei kann sich die Mobilstation in einem Handover-Vorgang befinden, in welchem eine Kommunikation mit mehr als einer Basisstation besteht, und es kann die Abweichungsinformation sodann zu der Mobilstation durch eine oder sämtliche der Basisstationen gesendet werden. Alternativ kann die Mobilstation nicht in einer aktiven Kommunikation stehen, sondern weiterhin einige der Basisstationen, beispielsweise für die Vorbereitung des Startens einer Kommunikation messen.
Eine alternative Einheit, die in befriedigender Weise eine Speicherung und/oder eine Bearbeitung der Zeithinweise durchführen kann, ist der Basisstationscontroller (bekannt als RNC (Radio Network Controller) in dem W-CDMA-System). Dieser kann verwendet werden zur Verarbeitung und Speicherung der Ergebnisse der Zeitmessungen und kann diese zu den Mobilstationen über die Basisstationen zurücksenden. Ein bevorzugter Weg für diese Maßnahme kann mittels des BCCH erfolgen, zumindest für normale Interfrequenz-Handover- Vorgänge. Da Interfrequenz- und systeminterne Handover-Vorgänge (siehe unten) zumindest für einfachere Systeme übertragungsfreie Zeitschlitze in der nach unten gerichteten Verbindungsrichtung erfordern, und diese normalerweise zwischen der Mobilstation und der Basisstation vereinbart werden müssen, können die gleichen Einrichtungen, wie sie für diese Vereinbarung verwendet werden, für das Senden der Zeithinweise verwendet werden. Dies kann eine bestimmte Signalisierungsverbindung sein.
Als eine Alternative zur Verwendung des GPS-Systems für die Zeit kann jede Basisstation die Zeitdifferenz zwischen der eigenen Zeit und derjenigen einer benachbarten Basisstation ermitteln oder kann einen Bericht darüber erhalten.
Ein anderer Weg besteht darin, die Zeitunterschiede zwischen benachbarten Basisstationen mittels der Mobilstationen selbst zu bestimmen. Es wurde bereits vorgeschlagen, die Zeitdifferenzen in dem W-CDMA-System als Teil des Ablaufs zur Bestimmung, ob eine Form des Handover-Vorgangs durchgeführt werden soll oder nicht, zu messen. Dies ist in den W-CDMA- Systemen erforderlich, da die Mobilstation die Basisstation bezüglich der Zeitdifferenz zwischen den Basisstationen informieren muss, sodass die neue Basisstationszeit für diese aufzubauende Mobilverbindung in der Weise angepasst werden kann, dass die Mobilstation das Signal von den beiden Basisstationen praktisch zum gleichen Zeitpunkt (innerhalb des selben Datensymbols) empfängt. Selbstverständlich können zusätzliche Messungen ebenfalls während des sanften Handover- Vorgangs durchgeführt werden, da in dem Falle, dass sich die Mobilstation in einem sanften Handover-Vorgang befindet, die Mobilstation in Kommunikation mit mehr als einer Basisstation steht. In den Vorschlägen zu dem W-CDMA-System wird von Mobilstationen gefordert, dass sie zu den Basisstationen über Zeitdifferenzen zwischen den Basisstationen bis auf eine Chipebene berichten. Um das Berichten bezüglich dieser Differenzen zu anderen Mobilstationen zu ermöglichen, können die zu berichtenden Zeitdifferenzen in der Basisstation gespeichert werden, zu der berichtet werden soll, oder in einem weiteren Bereich von Basisstationen, oder die zu berichtenden Zeitdifferenzen können durch die Basisstationen zu einer vorstehend beschriebenen Synchronisationsdatenbank weitergereicht werden. Die Abweichungsinformation kann sodann in der vorstehend beschriebenen Weise zu einer Mobilstation gesendet werden. Die Basisstationen müssen ihre Synchronisation zur Verminderung der Zeitdifferenzen nicht ändern.
Zur genauen Bestimmung der Zeitdifferenzen zwischen Basisstationen sollte idealerweise der Ort der Messeinrichtung bekannt sein, da dies die Berücksichtigung von Faktoren wie Laufzeitverzögerungen ermöglicht. Ein Vorteil der Synchronisationsmesseinheit gemäß Fig. 2 besteht darin, dass ihr Ort festgelegt ist, sodass eine genauere Bestimmung der Zeitdifferenzen ermöglicht wird. Es ist jedoch bekannt, dass sich in W-CDMA-Systemen Mobilstationen häufig in einem sanften Handover-Ablauf befinden. Obwohl der Ort jeder Mobilstation nicht genau bekannt ist, ist daher zu erwarten, dass Zeitdifferenzen weiterhin genau bestimmt werden können. Beispielsweise sollten die Zeitdifferenzen, bezüglich der von unterschiedlichen Mobilstationen berichtet wurde, gemittelt werden. Auf diese Weise sollte es möglich sein, eine Genauigkeit von 62.5 us oder weniger zu erreichen. Der Takt in der Mobilstation sollte in ausreichender Weise genau und stabil sein, sodass hierdurch kein zu großer Fehleranteil in die Messungen eingeht. Die Kenntnis des Orts der Mobilstation kann verwendet werden zur Verbesserung der Genauigkeit der geschätzten Zeitdifferenzen. Diese Kenntnis lässt sich von einer Anzahl von Quellen einschließlich GPS und Positionierungsdienstleistungen ableiten, die durch das zelluläre Netzwerk selbst (wie beispielsweise gegenwärtig durch FCC angefordert) bereitgestellt werden. Da Ungenauigkeiten (typischerweise größer als die Chipdauer) in der Messungsgenauigkeit auftreten, ist die Möglichkeit vorzuziehen, die Mobilstationen ebenfalls bezüglich der geschätzten Genauigkeit der Zeitdifferenzen zu informieren, über die berichtet wurde, sodass diese den besten Nutzen aus der Zeitdifferenzinformation ziehen können. Um dies zu erreichen, sollten die ebenfalls die Zeitdifferenzmessung durchführenden Einheiten vorzugsweise ebenfalls einen Hinweis bezüglich der Genauigkeit der Messung bereitstellen, und es sollte dieser ebenfalls zu den Mobilstationen übertragen werden.
Jede Basisstation in dem W-CDMA-System wird mittels eines Basisstationscontrollers (RNC) gesteuert, der eine Liste von benachbarten Basisstationen zu der betreffenden Basisstation bereithält. Die gleiche Liste kann durch die Basisstation selbst bereitgehalten werden. Eine Basisstation in diesem System kann in geeigneter Weise zu einer Mobilstation die Zeitdifferenzen für sich selbst und die Basisstationen auf der Liste der benachbarten Stationen berichten. Zur Vermeidung unnötiger Kommunikationen erfolgt ein Bericht bezüglich Zeitdifferenzen nicht für eine andere der Basisstationen. Die Mobilstation kann sodann diese Zeitdifferenzen speichern, und ist der Aufbau einer Kommunikation mit oder die Messung (beispielsweise der Signalqualität zu) einer der benachbarten Basisstationen erforderlich (beispielsweise für einen vollständigen Handover-Vorgang zu oder von der Basisstation oder der Eintritt in einen sanften Handover-Vorgang mit dieser Basisstation), so kann die Mobilstation die gespeicherten Zeitdifferenzen verwenden, sodass es möglich ist, schnell eine Synchronisation mit der benachbarten Basisstation herzustellen.
Ein Weg zum Berichten bezüglich der Zeitdifferenzen an eine Mobilstation durch die Basisstation besteht in der Verwendung eines Systeminformationskanals. Eine Übersicht zum Codieren der Zeitdifferenzen und ihrer Genauigkeit ist in der nachfolgenden Tabelle angegeben.
Ein zusätzlicher Code für die Chipebenensynchronisation sollte ebenfalls hinzugefügt werden.
Über die Zeitdifferenzen kann berichtet werden als Differenzen der Zeit der Basisstation, die den Bericht durchführt oder als Differenz bezüglich einer Universalzeit (Universal Time, wobei in diesem Fall eine Zeitdifferenz für die berichtende Basisstation selbst gesendet werden kann) oder in anderer Weise.
Das vorstehende Prinzip kann für einen Handover-Vorgang mit einer internen Betriebsart (beispielsweise von W-CDMA FDD zu W- CDMA TDD), einen Interfrequenz-Handover-Vorgang (IFHO) und einem systeminternen Handover-Vorgang (ISHO), sowie Interbetriebsarten, Interfrequenz- und Intersystemmessungen (beispielsweise der Signalqualität) erweitert werden. Erneut sollte die Zeitdifferenz durch die Mobilstationen (entweder automatisch oder auf Anforderung) und/oder mittels bestimmter Synchronisationsmesseinheiten und/oder mittels anderer Einrichtungen wie GPS oder einer Übertragungsleitung gemessen werden.
Im Falle von IFHO kann die gleiche Übersicht zum Codieren der Zeitdifferenzen wie im Falle des grundlegenden Handover- Vorgangs verwendet werden. Besteht der Handover-Vorgang zwischen zwei Frequenzen des selben Basisstationsorts, dann kann die Synchronisation festgelegt werden, oder es kann eine Synchronisation bis zu der Chipebene vorliegen. Ein spezieller Fall in der Signalisierungsübersicht kann vorgesehen sein, um dies anzuzeigen. Wird die Synchronisation mittels der Mobilstationen selbst gemessen, dann werden die Mobilstationen bezüglich eines Berichts über die Zeitdifferenzen über die alte (Vor-Handover) Verbindung aufgefordert, oder durch die neue Verbindung, die nach dem Handover-Vorgang aufgebaut wird. (Eine Änderung der Spezifikation kann erforderlich sein bezüglich einer Anforderung für die Mobilstationen, dass dieser Vorgang unterstützt wird).
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere hilfreich bei systeminternen Handover-Vorgängen. In einem normalen W-CDMA- System müssen die Mobilstation und die Basisstation übertragungsfreie Perioden in der normalen kontinuierlichen W- CDMA-Übertragung erzeugen, sodass die Mobilteile in der Lage sind, andere Systeme zu messen (die beispielsweise ein GSM- System sein können). Typischerweise muss die Hälfte eines Rahmens (5 ms) einmal in einem neuen Rahmen für die Mobilteile zum Suchen der GSM-Synchronisation und BSIC verfügbar sein. Ist die Zeitdifferenz zwischen dem W-CDMA-System und den GSM- Basisstationen bekannt, dann kann die W-CDMA-Basisstation die übertragungsfreien Schlitze in Übereinstimmung mit den GSM- Zeitinformationsschlitzen bringen und auf diese Weise erheblich die erforderliche Anzahl an übertragungsfreien Schlitzen vermindern, sodass die Messung beschleunigt wird. Bei systeminternen Messungen ist das Potential an Vorteilen größer als bei Interfrequenzmessungen, da die Seiten der beiden Systeme potentiell nicht so kompatibel sind und ebenfalls in systeminternen Messungen die Mobilstation ebenfalls die Übertragung abschalten muss und nicht lediglich die Basisstation.
Im Falle von ISHO, beispielsweise zwischen dem W-CDMA-System und einem anderen System wie GSM kann das gleiche Codierungsschema verwendet werden, wie es vorstehend verwendet wurde. Alternativ kann das Codierungsschema geändert werden für eine bessere Anpassung an die Charakteristika des anderen Systems. Wird die Synchronisation mittels der Mobilstationen selbst gemessen, dann kann es für die Mobilstationen erforderlich sein, bezüglich der Zeitdifferenz über die alte (Vor-Handover) Verbindung in dem alten System oder durch die neue Verbindung, die nach dem Handover-Vorgang in dem neuen System aufgebaut wurde, zu berichten. (Eine Änderung der Spezifikation kann erforderlich sein für eine Anforderung an die Mobilstationen, dass sie diesen Vorgang unterstützen). Die gemessene Zeitdifferenz kann nicht nur für einen Bericht an die Mobilstationen verwendet werden, sondern ebenfalls durch das Netzwerk zur Bereitstellung exakter korrigierter Zeitschlitze (d. h. die frei von unerwünschten Übertragungen sind) für Messungen durch die Mobilstationen.
Gemäß der Erfindung wird ein Hinweis bezüglich Zeitdifferenzen und deren Genauigkeit mittels einer Einheit (beispielsweise einem RNC, einer Basisstation oder Mobilstation) empfangen, wobei diese Einheit den Hinweis bzw. die Hinweise speichern kann. Die Einheit kann ebenfalls eine Verarbeitung der Hinweise, beispielsweise zur Verfeinerung bzw. Aufbereitung der Daten durchführen. Beispielsweise kann nach Empfangen eines Hinweises oder mehrerer nachfolgender Hinweise die Einheit die Daten verwenden (durch einfaches Mitteln oder durch eine komplexere Einrichtung) zur Verbesserung ihrer Schätzung der Zeitdifferenzen. Ferner kann ebenfalls die gespeicherte Genauigkeit in entsprechender Weise angepasst werden. Um diese Maßnahme zu ermöglichen, kann eine diese Hinweise speichernde Einheit mit einer Speichereinrichtung vorgesehen sein zur Speicherung eines Satzes von Zeitdifferenzen und von zu jeder zugehörigen Informationen zur Bestimmung der Basisstation(en), für die die Zeitdifferenz zutrifft, und wahlweise die Genauigkeit der Zeitdifferenz, und es kann ein Prozessor vorgesehen sein zur Durchführung der Verarbeitung mit diesen Hinweisen und zur Speicherung des Ergebnisses in der Speichereinrichtung. Die Speichereinrichtung kann vorzugsweise für einen Zugriff für eine Transceivereinrichtung vorgesehen sein, wobei die Einheit eine Mobilstation oder eine Basisstation ist, sodass diese Hinweise verwendet werden können für eine Kommunikation mit oder der Messung von Signalen von Basisstationen oder für eine Übertragung zu den Basisstationen. Ist die Einheit eine Mobilstation, dann weist diese Anordnung den Vorteil auf, dass in effizienter Weise Gebrauch von der empfangenen Information von mehr als einer Basisstation gemacht werden kann.
Der hierbei verwendete Ausdruck "Mobilstation" weist jedoch nicht darauf hin, dass die Station mobil ist. Der Ort einer Mobilstation kann veränderbar oder festgelegt sein.
Entsprechend der vorstehenden Beschreibung ist es für einen Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich, dass unterschiedliche Abwandlungen innerhalb des Bereichs der Erfindung möglich sind. Die Anmelderin weist auf die Tatsache hin, dass die Erfindung offenbarte Merkmale oder eine Kombination hierin offenbarter Merkmale aufweisen kann, entweder in implizierter oder explizierter Form, oder jede Verallgemeinerung derselben, die innerhalb des Bereichs der zugehörigen Patentansprüche liegen.

Claims

1. Verfahren zum Verteilen einer Zeitinformation in einem Funkkommunikationssystem, mit

einem Netzwerk einschließlich einer Vielzahl von Basisstationen, von denen jede in der Lage ist, Funkkommunikationssignale eines entsprechenden Versorgungsbereichs zu senden und zu empfangen, und mit einer ersten Basisstation und einer oder mehrerer benachbarter Basisstationen, deren Versorgungsbereiche benachbart zu dem Versorgungsbereich der ersten Basisstation sind, und

einer ersten Mobilstation, die in der Lage ist, Signale der ersten Basisstation zu empfangen,

wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Schätzen der Unterschiede in der Zeit zwischen den Basisstationen; und

Senden von Hinweisen bezüglich dieser Unterschiede in der Zeit und Senden der Hinweise bezüglich der Genauigkeit dieser Unterschiede zu der ersten Mobilstation.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt des Empfangens von Funkkommunikationssignalen von der ersten Basisstation und den benachbarten Basisstationen und dem entsprechenden Schätzen der Unterschiede in der Zeit zwischen diesen Basisstationen.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funkkommunikationssystem eine zweite Mobilstation umfasst, die in der Lage ist, Signale von zumindest zwei Stationen der ersten Basisstation und den benachbarten Basisstationen zu empfangen, und wobei der Schritt des Schätzens der Unterschiede in der Zeit durch die zweite Mobilstation durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei bei dem Schätzen der Unterschiede in der Zeit zwischen den beiden Basisstationen die zweite Mobilstation einen Hinweis zu dem Netzwerk sendet bezüglich des Unterschieds in der Zeit.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die zweite Mobilstation mittels Funkkommunikation von der zweiten Mobilstation zur ersten Basisstation einen Hinweis zur ersten Basisstation sendet bezüglich des Unterschieds in der Zeit.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Netzwerk eine Synchronisationsschätzeinheit umfasst, die in der Lage ist, Signale von zumindest zwei der ersten Basisstation und der benachbarten Basisstationen zu empfangen, und wobei der Schritt des Schätzens der Unterschiede in der Zeit zwischen diesen Basisstationen durch die Synchronisationsschätzeinheit durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei bei dem Empfangen des Hinweises bezüglich des Unterschieds in der Zeit das Netzwerk diesem Hinweis zur Übertragen zur ersten Mobilstation speichert.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei bei dem Empfangen des Hinweises bezüglich des Unterschieds in der Zeit das Netzwerk einen Code erzeugt betreffend die Genauigkeit der Differenz in der Zeit, die zwischen benachbarten Basisstationen besteht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei bei dem Empfangen des Hinweises bezüglich des Unterschieds in der Zeit das Netzwerk eine Verarbeitung mit diesem Hinweis sowie der Genauigkeit des Unterschieds durchführt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Speichern und/oder Verarbeiten des Hinweises bezüglich des Unterschieds in der Zeit und der Genauigkeit dieser Zeit mittels eines Funknetzwerkcontrollers durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hinweise bezüglich der Zeitunterschiede und die Genauigkeit dieser Unterschiede durch die erste Basisstation zu der ersten Mobilstation gesendet werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Empfangen der Hinweise bezüglich der Zeitunterschiede und der Genauigkeit dieser Unterschiede die erste Mobilstation diese Hinweise speichert.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Herstellen einer Kommunikation mit einer der benachbarten Basisstationen die erste Mobilstation die empfangenen Hinweise bezüglich der Zeitunterschiede für diese benachbarte Basisstation verwendet.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Schätzen der Qualität einer Kommunikationsverbindung mit einer der benachbarten Basisstationen die erste Mobilstation die empfangenen Hinweise bezüglich der Zeitunterschiede für diese benachbarte Basisstation verwendet.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hinweis bezüglich des Zeitunterschieds für eine benachbarte Basisstation einen Hinweis darstellt bezüglich des Zeitunterschieds zwischen der benachbarten Basisstation und der ersten Basisstation.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Hinweise bezüglich des Zeitunterschieds für eine benachbarte Basisstation einen Hinweise darstellt bezüglich des Zeitunterschieds zwischen der benachbarten Basisstation und einer Standardzeit.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der benachbarten Basisstationen eine Basisstation ist mit einem zu der ersten Basisstation unterschiedlichem Kommunikationsnetzwerk.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der benachbarten Basisstationen eine Basisstation ist mit einem zu der ersten Basisstation unterschiedlichen Betriebsfrequenz.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der benachbarten Basisstationen eine Basisstation ist, die mit unterschiedlichen Luftinterfacebedingungen und/oder Regeln von der ersten Basisstation betrieben wird.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der benachbarten Basisstationen in der Lage ist, Signale zu senden und/oder zu empfangen mit einer unterschiedlichen Betriebsart zu der ersten Basisstation.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funkkommunikationssystem ein Mobiltelefonsystem ist.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funkkommunikationssystem ein Code Division Multiple Access-Kommunikationssystem ist.

23. Funkkommunikationssystem, mit:

einem Netzwerk einschließlich einer Vielzahl von Basisstationen, von denen jede in der Lage ist, Funkkommunikationssignale zu und von einem jeweiligen Versorgungsbereich zu senden und zu empfangen, und mit einer ersten Basisstation und einer oder mehrerer Basisstationen, deren Versorgungsbereich benachbart zu dem Versorgungsbereich der ersten Basisstation ist, und einer ersten Mobilstation, die in der Lage ist, Signale von der ersten Basisstation zu empfangen, wobei:

das System eine Zeitschätzeinrichtung umfasst zum Schätzen des Unterschieds in der Zeit zwischen den zumindest zwei Basisstationen und Senden des Hinweises zu dem Netzwerk; und

das Netzwerk in der Lage ist, einen Hinweise bezüglich des Unterschieds in der Zeit und die Genauigkeit dieses Unterschieds zu der ersten Mobilstation zu senden.

24. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 23, wobei das System eine zweite Mobilstation umfasst, die in der Lage ist, Signale von zumindest zwei der ersten Basisstation und der benachbarten Basisstationen zu empfangen und Signale zu dem Netzwerk zu senden, und wobei die Zeitschätzeinrichtung in der zweiten Mobilstation enthalten ist.

25. Basisstation für ein Funkkommunikationssystem, mit

einem Netzwerk einschließlich einer Vielzahl von Basisstationen, von denen jede in der Lage ist, Kommunikationssignale zu und von einem jeweiligen Versorgungsbereich zu senden und zu empfangen, wobei eine oder mehrere benachbarte Basisstationen vorliegen, deren Versorgungsbereiche zu dem Versorgungsbereich der Basisstation benachbart sind,

wobei die Basisstation umfasst:

eine Funkkommunikationseinrichtung zum Kommunizieren mit einer ersten Mobilstation,

eine Speichereinrichtung zum Empfangen einer Zeitunterschiedsinformation bezüglich des Unterschieds in der Zeit zwischen der Basisstation und den benachbarten Basisstationen, und

eine Speichereinrichtung zum Empfangen von Information zur Angabe einer Schätzung der Genauigkeit der Zeitunterschiedsinformation, und

eine Sendesteuerungsvorrichtung, die die Funkkommunikationseinrichtung veranlasst, den Zeitunterschied und die Genauigkeit der Unterschiedsinformation zur ersten Mobilstation zu senden.