WO2000016502A1 - Method and radio communications device for synchronizing subscriber stations - Google Patents

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WO2000016502A1
WO2000016502A1 PCT/DE1999/002892 DE9902892W WO0016502A1 WO 2000016502 A1 WO2000016502 A1 WO 2000016502A1 DE 9902892 W DE9902892 W DE 9902892W WO 0016502 A1 WO0016502 A1 WO 0016502A1
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WO
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synchronization
sequences
time
sequence
synchronization sequences
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PCT/DE1999/002892
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Meik Kottkamp
Michael Färber
Volker Sommer
Michael Benz
Anja Klein
Armin Sitte
Thomas Ulrich
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
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    • H04W56/007—Open loop measurement
    • H04W56/0075—Open loop measurement based on arrival time vs. expected arrival time
    • H04W56/0085—Open loop measurement based on arrival time vs. expected arrival time detecting a given structure in the signal
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    • H04W92/04—Interfaces between hierarchically different network devices
    • H04W92/10—Interfaces between hierarchically different network devices between terminal device and access point, i.e. wireless air interface

Definitions

  • the invention relates to a method and a radio communication system for the synchronization of subscriber stations, in particular the synchronization within a mobile radio system with broadband channels and FDD or TDD subscriber separation.
  • radio communication systems messages (for example voice, image information or other data) are transmitted with the aid of electromagnetic waves via a radio interface.
  • the radio interface relates to a connection between a base station and subscriber stations, it being possible for the subscriber stations to be mobile stations or fixed radio stations.
  • the electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies that lie in the frequency band provided for the respective system.
  • radio communication systems for example the UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) or other 3rd generation systems, frequencies in the frequency band of approx. 2000 MHz are provided.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication System
  • 3rd generation systems frequencies in the frequency band of approx. 2000 MHz are provided.
  • Two modes are provided for the third mobile radio generation, one mode being FDD operation (frequency division duplex), see ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, dated August 25, 1998, and the other mode a TDD operation (time division duplex), see DE 198 27 700.
  • the operating modes are used in different frequency bands and use both time slots.
  • the synchronization sequences represent interfering interferences for the other connections in the radio communication system, which impair the transmission quality.
  • a base station for synchronizing subscriber stations in a radio communication system is assigned at least one broadband synchronization channel, to which the base station sends at least once a first and a second synchronization sequence, which differ.
  • a subscriber station receives the synchronization sequences and carries out a time synchronization on the basis of the time of reception of the synchronization sequences and the identified synchronization sequences.
  • the two synchronization sequences are no longer simultaneous, but separated by a time interval Posted. As a result, the interference will not add two more synchronization sequences and the interference ⁇ power is better distributed over time. It is also possible to use a single, switchable filter to detect both synchronization sequences.
  • the second synchronization sequence can also be sent before the first ⁇ ⁇ , so the time interval is negative.
  • the first and second synchronization sequences are advantageously sent in a time slot, i.e. Cyclically recurring, a synchronization channel is offered to the subscriber stations as a time slot or part of a time slot, in which two synchronization sequences are sent. This enables fast synchronization as a prerequisite for logging into the radio communication system.
  • the first synchronization sequence is the same in each time slot and is used for coarse synchronization, during which the second synchronization sequence can be selected from a group of synchronization sequences.
  • Information can be transmitted through the selection and sequence of the second synchronization sequences.
  • the synchronization sequences are advantageously unmodulated orthogonal gold codes. This means that the synchronization procedure for the FDD mode hardly needs to be modified. According to the invention, the interference of the synchronization channel on the other connections is reduced in the FDD mode.
  • the synchronization method is also suitable for radio communication systems in which the time slots are part of a TDD transmission scheme with broadband channels. Here, several time slots per frame can be used for synchronization. For multimode subscriber stations, parts of the detection device can thus be used for both modes. In order to keep the interference on the other channels caused by the synchronization sequences low, these are transmitted with lower power than other transmissions of the base station. This disadvantage can be easily compensated for by gaining the coding of the information in the sequence of the synchronization sequences.
  • the further information relates to a frame synchronization, middle messages used by the base station, spreading codes or general codes or information on the configuration of an organizational channel.
  • a high coding gain is achieved if the coding of the further information extends over several time slots due to the choice and / or sequence of the synchronization sequences.
  • the synchronization sequences are sent in time slots in which additional information of an organization channel is transmitted. This means that only a small number of time slots have to be transmitted in the downward direction (from the base station to the subscriber station). The degrees of freedom of the asymmetry of both transmission directions in the TDD mode are hardly restricted.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an FDD radio interface between base station and subscriber stations
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a TDD radio ⁇ "cut parts between the base station and subscriber stations,
  • 3a, b shows a scheme for the use of a time interval when sending the synchronization sequences
  • Fig. 4 is a flow chart for the synchronization.
  • a superframe contains 72 frames frl, fr2, .. fri, .. fr72, each frame comprising 16 time slots tsl, ts2, .., tsi, .., tsl6.
  • Different channels SCH, DPCH, CCPCH are offered in parallel within a time slot tsi, the information of the channels SCH, DPCH, CCPCH differing in the spreading with individual spreading codes.
  • a first control channel CCPCH with a fixed data rate which contains a pilot sequence pilot consisting of 8 bits, which is followed by a data part data.
  • the pilot sequence pilot is used for channel estimation.
  • a physical channel DPCH assigned to a subscriber consists of control channel DPCCH and a data channel DPDCH.
  • the former contains a pilot sequence pilot, information on the power control TPC and information on the service combination TFI.
  • the latter contains spread data.
  • synchronization sequences cp In a synchronization channel SCH, synchronization sequences cp, it are sent with a previously known signal shape, which serve the subscriber stations as a reference for a time synchronization.
  • the frequency bands for the upward direction and the downward direction are separated.
  • the frame structure of the radio transmission in TDD mode can be seen in FIG. 2.
  • a TDMA component Time Division Multiple Access
  • a frequency band extends over a frequency range B.
  • Some of the time slots are used in the downward direction DL and some of the time slots are used in the upward direction UL.
  • An asymmetry ratio of 3: 1 in favor of the downward direction DL is shown as an example.
  • the frequency band for the upward direction UL corresponds to the frequency band for the downward direction DL.
  • the same is repeated for other carrier frequencies.
  • the variable allocation of time slots ts for surface or downlink direction UL, DL can be much ⁇ wrinkled asymmetric resource allocations are made.
  • the data d is spread individually with a fine structure, a spreading code c, so that, for example, n connections can be separated on the receiving end by this CDMA component (code division multiple access).
  • the spreading of individual symbols of the data d has the effect that within the symbol duration T sym Q chips of the duration T c ⁇ p are transmitted.
  • the Q chips form the connection-specific spreading code c.
  • Chip rate 4,096 Mcps
  • two time slots ts0, ts8 are used for synchronization in the TDD mode in the downward direction.
  • two synchronization sequences cp are sent in each time slot ts8, separated by a time interval tgap.
  • the separation of the two synchronization sequences cp it has the advantage of reduced interference, since the storage performance of both sequences is better distributed over time.
  • the first synchronization sequence cp is the same in every time slot, for example the two time slots ts0, ts8 of the synchronization channel SCH for the TDD mode and each time slot ts for the FDD mode according to FIG. 3b.
  • the second synchronization sequence can be re-selected from time slot to time slot.
  • the choice and sequence of the second synchronization sequence also corresponds in TDD mode with a base station-specific time offset toff, with which the transmission of the first synchronization sequence cp is delayed with respect to the beginning of the time slot ts ⁇ , by superimpositions of the transmissions of neighboring and mutually synchronized base stations to prevent.
  • the receiving subscriber station MS can determine the time offset toff and take it into account in the synchronization.
  • FDD code groups
  • TDD spreading codes
  • BCCH information concerning the configuration of an organization channel BCCH.
  • the frame start after detection of the synchronization in a time slot ts is still inaccurate by a factor of two; with 16 time slots by a factor of 16.
  • the frame synchronization is consequently easily brought about by a certain sequence of second synchronization sequences.
  • the later detection of information from a scalable BCCH organizational channel is accelerated if configuration information is already transferred during the synchronization.
  • a control device e.g. the radio resource manager RNC of a base station system, assignment of a broadband synchronization channel SCH for the synchronization and in the TDD mode additionally of different time offsets toff with respect to the beginning of the time slot tsO, ts8 for sending the synchronization sequences cp, the synchronization is preceded by the first step 1 .
  • a second step 2 the base station BS, controlled by control means KM, sends the synchronization sequences cp, it in the specified sequence and with the specified time interval.
  • the sequence can be individual for each base station BS and corresponds with the further information and with the TDD mode also with the time offset toff.
  • a subscriber station MS receives the synchronization sequences cp in a third step 3, and carries out a rough synchronization on the basis of the first synchronization sequence cp.
  • the time slot synchronization to the start of the time slot ts is also possible in the TDD mode, whereupon the frame synchronization for both modes of a fifth step 5 and the preparation for the reception of the organization channel is carried out.
  • Steps 3 to 5 are carried out by synchronization means SYNC assigned to the subscriber station, which are formed, for example, by a signal processing processor and by correlators formed by a plurality of signal-matched filters or a switchable signal-matched filter.

Abstract

According to the invention at least one broadband synchronization channel is assigned to a base station for the synchronization of subscriber stations in a radio communications system. The base stations at least once transmits a first and a second synchronization sequence which are different from each other. A subscriber station receives the synchronization sequences and carries out a synchronization on the basis of the time of reception of said synchronization sequences and the recognized synchronization sequences. The two synchronization sequences are transmitted at intervals, so that their interferences no longer accumulate and interference power is better distributed over time. This also makes it possible to use a single, switchable filter for the detection of both synchronization sequences.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Funk-Kornmunikationssystem zur Synchronisation von TeilnehmerstationenMethod and radio communication system for the synchronization of subscriber stations
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Funk-Kommunika- tionssystem zur Synchronisation von Teilnehmerstationen, insbesondere die Synchronisation innerhalb eines Mobilfunk- systems mit breitbandigen Kanälen und FDD- oder TDD-Teil- nehmerseparierung.The invention relates to a method and a radio communication system for the synchronization of subscriber stations, in particular the synchronization within a mobile radio system with broadband channels and FDD or TDD subscriber separation.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Nachrichten (beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle übertragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbindung zwischen einer Basisstation und Teilnehmerstationen, wobei die Teilnehmerstationen Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.In radio communication systems, messages (for example voice, image information or other data) are transmitted with the aid of electromagnetic waves via a radio interface. The radio interface relates to a connection between a base station and subscriber stations, it being possible for the subscriber stations to be mobile stations or fixed radio stations. The electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies that lie in the frequency band provided for the respective system.
Für zukünftige Funk-Kommunikationssysteme, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen.For future radio communication systems, for example the UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) or other 3rd generation systems, frequencies in the frequency band of approx. 2000 MHz are provided.
Für die dritte Mobilfunkgeneration sind zwei Modi vorgesehen, wobei ein Modus einen FDD-Betrieb (frequency division dup- lex) , siehe ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, vom 25.8.1998, und der andere Modus einen TDD-Betrieb (time division duplex) , siehe DE 198 27 700, bezeichnet. Die Betriebsarten finden in unterschiedlichen Frequenzbändern ihre Anwendung und benutzen beide Zeitschlitze.Two modes are provided for the third mobile radio generation, one mode being FDD operation (frequency division duplex), see ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, dated August 25, 1998, and the other mode a TDD operation (time division duplex), see DE 198 27 700. The operating modes are used in different frequency bands and use both time slots.
Aus ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, vom 25.8.1998, ist in den Kapiteln 2.3.3.2.3 und 6.3 für den FDD- Modus ein Synchronisationsverfahren beschrieben, das Synchronisationssequenzen nutzt, die in jedem Zeitschlitz (slot) gesendet werden. Damit ist eine Synchronisation der Teilneh- merstationen auf den Beginn des Zeitschlitzes möglich. Durch die Abfolge der Aussendungen einer zweiten Synchronisations¬ sequenz wird signalisiert, welche Kodegruppe (scra bling code) von der Basisstation verwendet wird. Weiterhin ist davon auch der Rahmenbeginn ableitbar.From ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, dated 25.8.1998, chapters 2.3.3.2.3 and 6.3 describe a synchronization procedure for the FDD mode, which uses synchronization sequences in each time slot (slot) be sent. This enables the subscriber stations to be synchronized with the start of the time slot. Through the sequence of the transmissions of a second synchronization sequence ¬ which code group is (scra bling code) used by the base station is signaled. The beginning of the frame can also be derived from this.
Die Aussendungen der Synchronisationssequenzen aller Basis- stationen, siehe Fig. 10 in ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, vom 25.8.1998, sind auf den Beginn einesThe transmissions of the synchronization sequences of all base stations, see FIG. 10 in ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, dated August 25, 1998, are at the beginning of a
Rahmens bezogen, wobei eine erste und eine zweite Synchronisationssequenz zeitgleich übertragen werden. Die Synchronisationssequenzen stellen für die übrigen Verbindungen im Funk-Kommunikationssystem störende Interferenzen dar, die die Ubertragungsqualitat beeinträchtigen.Frame related, wherein a first and a second synchronization sequence are transmitted simultaneously. The synchronization sequences represent interfering interferences for the other connections in the radio communication system, which impair the transmission quality.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Funk-Kommunikationssystem anzugeben, mit denen die durch die Synchronisation bedingten Interferenzen für die übrigen Ver- bmdungen verringert werden. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Funk- Kommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteranspruchen zu entnehmen.It is therefore an object of the invention to provide a method and a radio communication system with which the interference caused by the synchronization for the other connections is reduced. This object is achieved by the method with the features of claim 1 and the radio communication system with the features of claim 11. Advantageous further developments can be found in the subclaims.
Erfmdungsgemäß wird einer Basisstation zur Synchronisation von Teilnehmerstationen m einem Funk-Kommunikationssystem, zumindest ein breitbandiger Synchronisationskanal zugewiesen, m dem die Basisstation zumindest einmal eine erste und eine zweite Synchronisationssequenz sendet, die sich unterscheiden. Eine Teilnehmerstation empfangt die Synchronisationssequenzen und fuhrt anhand des Empfangszeitpunktes der Synchronisationsequenzen und der erkannten Synchronisationssequenzen eine zeitliche Synchronisation durch.According to the invention, a base station for synchronizing subscriber stations in a radio communication system is assigned at least one broadband synchronization channel, to which the base station sends at least once a first and a second synchronization sequence, which differ. A subscriber station receives the synchronization sequences and carries out a time synchronization on the basis of the time of reception of the synchronization sequences and the identified synchronization sequences.
Die zwei Synchronisationssequenzen werden nicht mehr zeitgleich, sondern getrennt durch einen zeitlichen Abstand gesendet. Dadurch summieren sich die Interferenzen beider Synchronisationssequenzen nicht mehr und die Interferenz¬ leistung wird besser über der Zeit verteilt. Damit besteht auch die Möglichkeit ein einziges, umschaltbares Filter zur Detektion beider Synchronisationssequenzen zu benutzen. Die zweite Synchronisationssequenz kann auch vor der ersten ~~ gesendet werden, damit ist der zeitliche Abstand negativ.The two synchronization sequences are no longer simultaneous, but separated by a time interval Posted. As a result, the interference will not add two more synchronization sequences and the interference ¬ power is better distributed over time. It is also possible to use a single, switchable filter to detect both synchronization sequences. The second synchronization sequence can also be sent before the first ~ ~, so the time interval is negative.
Die erste und zweite Synchronisationssequenz werden vorteil- hafterweise in einem Zeitschlitz gesendet, d.h. zyklisch wiederkehrend wird ein Synchronisationskanal als ein Zeitschlitz oder Teil eines Zeitschlitzes den Teilnehmerstationen angeboten, in dem zwei Synchronisationssequenzen gesendet werden. Dadurch wird eine schnelle Synchronisation als Vor- aussetzung zum Einbuchen in das Funk-Kommunikationssystem ermöglicht .The first and second synchronization sequences are advantageously sent in a time slot, i.e. Cyclically recurring, a synchronization channel is offered to the subscriber stations as a time slot or part of a time slot, in which two synchronization sequences are sent. This enables fast synchronization as a prerequisite for logging into the radio communication system.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die erste Synchronisationssequenz in jedem Zeitschlitz gleich und dient der Grobsynchronisation, währenddessen die zweite Synchronisationssequenz aus einer Gruppe von Synchronisations- sequenzen auswählbar ist. Durch die Auswahl und Abfolge der zweiten Synchronisationssequenzen sind Informationen übertragbar.According to an advantageous embodiment of the invention, the first synchronization sequence is the same in each time slot and is used for coarse synchronization, during which the second synchronization sequence can be selected from a group of synchronization sequences. Information can be transmitted through the selection and sequence of the second synchronization sequences.
Vorteilhafterweise sind die Synchronisationssequenzen un- modulierte orthogonale Gold Codes. Damit muß das Synchronisationsverfahren für den FDD-Modus kaum abgewandelt werden. Die Interferenzen des Synchronisationskanals auf die übrigen Verbindungen wird erfindungsgemäß beim FDD-Modus verringert. Das Synchronisationsverfahren ist auch für Funk-Kommunika- tionssysteme geeignet, bei denen die Zeitschlitze Teil eines TDD-Übertragungsschemas mit breitbandigen Kanälen sind. Hierbei können mehrere Zeitschlitze pro Rahmen für die Synchroni- sation benutzt werden. Für Multimode-Teilnehmerstationen können somit Teile der Detektionseinrichtung für beide Modi verwendet werden. Um die durch die Synchronisationssequenzen hervorgerufenen Interferenzen auf die übrigen Kanäle gering zu halten, werden diese mit gegenüber anderen Aussendungen der Basisstation geringerer Leistung gesendet. Durch einen Kodierungsgewinn der Informationen in der Abfolge der Synchronisationsseqüen- zen ist dieser Nachteil leicht ausgleichbar.The synchronization sequences are advantageously unmodulated orthogonal gold codes. This means that the synchronization procedure for the FDD mode hardly needs to be modified. According to the invention, the interference of the synchronization channel on the other connections is reduced in the FDD mode. The synchronization method is also suitable for radio communication systems in which the time slots are part of a TDD transmission scheme with broadband channels. Here, several time slots per frame can be used for synchronization. For multimode subscriber stations, parts of the detection device can thus be used for both modes. In order to keep the interference on the other channels caused by the synchronization sequences low, these are transmitted with lower power than other transmissions of the base station. This disadvantage can be easily compensated for by gaining the coding of the information in the sequence of the synchronization sequences.
Es ist weiterhin vorteilhaft, durch eine Wahl der Synchroni- sationssequenzen und/oder deren Abfolge weitere Informationen zu übertragen. Damit wird eine schnellere Betriebsbereit- schaft der Teilnehmerstationen ermöglicht. Die weiteren Informationen betreffen eine Rahmensynchronisation, von der Basisstation verwendete Mittambeln, Spreizkodes oder allge- mein Kodes oder Angaben zur Konfiguration eines Organisationskanals. Ein hoher Kodierungsgewinn wird erzielt, wenn sich die Kodierung der weiteren Information durch Wahl und/oder Abfolge der Synchronisationssequenzen über mehrere Zeitschlitze erstreckt.It is furthermore advantageous to transmit further information by choosing the synchronization sequences and / or their sequence. This enables a faster operational readiness of the subscriber stations. The further information relates to a frame synchronization, middle messages used by the base station, spreading codes or general codes or information on the configuration of an organizational channel. A high coding gain is achieved if the coding of the further information extends over several time slots due to the choice and / or sequence of the synchronization sequences.
Werden beispielsweise 17 Varianten der zweiten Synchronisa- tionssequenz genutzt und die Abfolge von acht Aussendungen der zweiten Synchronisationssequenz ausgewertet, so stehenIf, for example, 17 variants of the second synchronization sequence are used and the sequence of eight transmissions of the second synchronization sequence is evaluated, then there are
QQ
17 Möglichkeiten zur Verfügung. Nur ein kleiner Teil davon muß genutzt werden.17 options available. Only a small part of it has to be used.
Um möglichst wenig Systemressourcen für „Broadcast"-Zwecke im TDD-Modus zu verbrauchen, werden die Synchronisationssequenzen in Zeitschlitzen gesendet, in denen zusätzlich Informationen eines Organisationskanals übertragen werden. Damit muß nur eine geringe Anzahl von Zeitschlitzen in Abwärtsrichtung (von der Basisstation zur Teilnehmerstation) ständig bereitgehalten werden. Die Freiheitsgrade der Asymmetrie beider Übertragungsrichtungen beim TDD-Modus wird kaum eingeschränkt.In order to use as few system resources as possible for "broadcast" purposes in TDD mode, the synchronization sequences are sent in time slots in which additional information of an organization channel is transmitted. This means that only a small number of time slots have to be transmitted in the downward direction (from the base station to the subscriber station). The degrees of freedom of the asymmetry of both transmission directions in the TDD mode are hardly restricted.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigenEmbodiments of the invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show
Fig 1 eine schematische Darstellung einer FDD-Funkschnittstelle zwischen Basisstation und Teil- neh erstationen,1 shows a schematic illustration of an FDD radio interface between base station and subscriber stations,
Fig 2 eine schematische Darstellung einer TDD-Funk- ~" schnittsteile zwischen Basisstation und Teilnehmerstationen,Figure 2 is a schematic diagram of a TDD radio ~ "cut parts between the base station and subscriber stations,
Fig 3a, b ein Schema für die Benutzung eines zeitlichen Ab- Stands beim Senden der Synchronisationssequenzen, und3a, b shows a scheme for the use of a time interval when sending the synchronization sequences, and
Fig 4 ein Ablaufdiagramm für die Synchronisation.Fig. 4 is a flow chart for the synchronization.
In Fig 1 ist die Funkübertragung im FDD-Modus in Abwärtsrich- tung von der Basisstation zu den Teilnehmerstationen schematisch gezeigt, wobei wie in ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, vom 25.8.1998, Fig. 9, eine Rahmenstruktur vorausgesetzt wird. Ein Superrahmen enthält 72 Rahmen frl, fr2, .. fri,..fr72, wobei jeder einzelne Rahmen fr 16 Zeit- schlitze tsl, ts2, .. , tsi, .. , tsl6 umfaßt. Innerhalb eines Zeitschlitzes tsi werden parallel unterschiedliche Kanäle SCH, DPCH, CCPCH angeboten, wobei sich die Informationen der Kanäle SCH, DPCH, CCPCH durch eine Spreizung mit individuellen Spreizkode unterscheiden.1 schematically shows the radio transmission in the FDD mode in the downward direction from the base station to the subscriber stations, with, as in ETSI STC SMG2 UMTS-Ll, Tdoc SMG2 UMTS-Ll 221/98, from 25.8.1998, Fig. 9 , a frame structure is required. A superframe contains 72 frames frl, fr2, .. fri, .. fr72, each frame comprising 16 time slots tsl, ts2, .., tsi, .., tsl6. Different channels SCH, DPCH, CCPCH are offered in parallel within a time slot tsi, the information of the channels SCH, DPCH, CCPCH differing in the spreading with individual spreading codes.
Von der Vielzahl möglicher Kanäle ist ein erster Kontrollkanal CCPCH mit einer festen Datenrate gezeigt, der einen aus 8 Bit bestehende Pilotsequenz pilot enthält, die von einem Datenteil data gefolgt ist. Die Pilotsequenz pilot dient zur Kanalschätzung. Ein einem Teilnehmer zugeordneter physikalischer Kanal DPCH besteht aus Kontrollkanal DPCCH und einem Datenkanal DPDCH. Ersterer enthält eine Pilotsequenz pilot, Angaben zur Leistungsregelung TPC und Angaben zur Dienstkombination TFI. Letzerer enthält gespreizte Daten data.Of the large number of possible channels, a first control channel CCPCH with a fixed data rate is shown, which contains a pilot sequence pilot consisting of 8 bits, which is followed by a data part data. The pilot sequence pilot is used for channel estimation. A physical channel DPCH assigned to a subscriber consists of control channel DPCCH and a data channel DPDCH. The former contains a pilot sequence pilot, information on the power control TPC and information on the service combination TFI. The latter contains spread data.
In einem Synchronisationskanal SCH werden Synchronisationssequenzen cp, es mit einer vorbekannten Signalform gesendet, die den Teilnehmerstationen als Referenz für eine zeitliche Synchronisation dienen. Bei diesem FDD-Ubertragungsverfahren sind die Frequenzbander für die Aufwartsπchtung und die Abwartsrichtung getrennt.In a synchronization channel SCH, synchronization sequences cp, it are sent with a previously known signal shape, which serve the subscriber stations as a reference for a time synchronization. In this FDD transmission method, the frequency bands for the upward direction and the downward direction are separated.
Die Rahmenstruktur der Funkubertragung im TDD-Modus ist ä~us Fig 2 ersichtlich. Gemäß einer TDMA-Komponente (time division multiple access) ist eine Aufteilung eines breitbandigen Frequenzbereichs m mehrere Zeitschlitze ts gleicher Zeit- dauer, beispielsweise 16 Zeitschlitze tsO bis tsl5 vorge¬ sehen, die einen Rahmen fr bilden. Ein Frequenzband erstreckt sich über einen Frequenzbereich B. Ein Teil der Zeitschlitze werden m Abwartsrichtung DL und ein Teil der Zeitschlitze werden m Aufwartsrichtung UL benutzt. Beispielhaft ist ein Asymmetrieverhaltnis von 3:1 zugunsten der Abwartsrichtung DL gezeigt. Bei diesem TDD-Ubertragungsverfahren entspricht das Frequenzband für die Aufwartsrichtung UL dem Frequenzband für die Abwartsrichtung DL. Gleiches wiederholt sich für weitere Tragerfrequenzen. Durch die variable Zuordnung der Zeit- schlitze ts für Auf- oder Abwartsrichtung UL, DL können viel¬ faltige asymmetrische Ressourcenzuteilungen vorgenommen werden.The frame structure of the radio transmission in TDD mode can be seen in FIG. 2. In accordance with a TDMA component (Time Division Multiple Access) is a division of a wide-band frequency range m more time slots ts same time duration, for example 16 time slots TSO to see tsl5 pre ¬, which form a frame frs. A frequency band extends over a frequency range B. Some of the time slots are used in the downward direction DL and some of the time slots are used in the upward direction UL. An asymmetry ratio of 3: 1 in favor of the downward direction DL is shown as an example. In this TDD transmission method, the frequency band for the upward direction UL corresponds to the frequency band for the downward direction DL. The same is repeated for other carrier frequencies. The variable allocation of time slots ts for surface or downlink direction UL, DL can be much ¬ wrinkled asymmetric resource allocations are made.
Innerhalb der Zeitschlitze werden Informationen mehrerer Ver- bmdungen Funkblocken übertragen. Die Daten d sind verbin- dungs dividuell mit einer Feinstruktur, einem Spreizkode c, gespreizt, so daß empfangsseitig beispielsweise n Verbindungen durch diese CDMA-Komponente (code division multiple access) separierbar sind. Die Spreizung von einzelnen Sym- bolen der Daten d bewirkt, daß innerhalb der Symboldauer Tsym Q Chips der Dauer Tc ιp übertragen werden. Die Q Chips bilden dabei den verbindungsindividuellen Spreizkode c.Information from several connections is transmitted to radio blocks within the time slots. The data d is spread individually with a fine structure, a spreading code c, so that, for example, n connections can be separated on the receiving end by this CDMA component (code division multiple access). The spreading of individual symbols of the data d has the effect that within the symbol duration T sym Q chips of the duration T c ιp are transmitted. The Q chips form the connection-specific spreading code c.
Die verwendeten Parameter der Funkschnittstelle für beide Ubertragungsmodi sind vorteilhafterweise: Chiprate: 4.096 McpsThe parameters of the radio interface used for both transmission modes are advantageously: Chip rate: 4,096 Mcps
Rahmendauer: 10 ms Anzahl Zeitschlitze: 16Frame duration: 10 ms Number of time slots: 16
Dauer eines Zeitschlitzes: 625 μs Spreizfaktor: variabelDuration of a time slot: 625 μs spreading factor: variable
Modulationsart: QPSK Bandbreite: 5 MHzModulation type: QPSK bandwidth: 5 MHz
Frequenzwiederholungswert: 1Repeat frequency value: 1
Diese Parameter ermöglichen eine bestmögliche Harmonisierung des TDD- und des FDD-Modus für die 3. Mobilfunkgeneration.These parameters enable the best possible harmonization of the TDD and FDD modes for the 3rd generation of mobile communications.
Nach Fig 3a werden m Abwartsrichtung beispielsweise zwei Zeitschlitze tsO, ts8 zur Synchronisation im TDD-Modus benutzt. So werden m einem Zeitschlitz ts8 jeweils zwei Synchronisationssequenzen cp, es getrennt durch einen zeitlichen Abstand tgap gesendet. Die Trennung beider Synchronisations- Sequenzen cp, es hat den Vorteil verringerter Interferenzen, da die Storleistung beider Sequenzen besser über die Zeit verteilt ist. Die erste Synchronisationssequenz cp ist in jedem Zeitschlitz, für den TDD-Modus beispielsweise die zwei Zeitschlitze tsO, ts8 des Synchronisationskanals SCH und für den FDD-Modus nach Fig 3b jeder Zeitschlitz ts - die gleiche. Die zweite Synchronisationssequenz es kann von Zeitschlitz zu Zeitschlitz neu gewählt werden.According to FIG. 3a, two time slots ts0, ts8 are used for synchronization in the TDD mode in the downward direction. In this way, two synchronization sequences cp are sent in each time slot ts8, separated by a time interval tgap. The separation of the two synchronization sequences cp, it has the advantage of reduced interference, since the storage performance of both sequences is better distributed over time. The first synchronization sequence cp is the same in every time slot, for example the two time slots ts0, ts8 of the synchronization channel SCH for the TDD mode and each time slot ts for the FDD mode according to FIG. 3b. The second synchronization sequence can be re-selected from time slot to time slot.
Die Wahl und Reihenfolge der zweiten Synchronisationssequenz es korrespondiert im TDD-Modus zudem mit einem basisstations- mdividuellen Zeit-Offset toff, mit dem die Aussendung der ersten Synchronisationssequenz cp bezüglich des Beginns des Zeitschlitzes tsδ verzögert ist, um Überlagerungen der Aussendungen benachbarter und miteinander synchronisierter Basisstationen zu verhindern. Durch Empfang und Auswertung der Synchronisationssequenzen es kann die empfangende Teilnehmerstation MS den Zeit-Offset toff ermitteln und bei der Synchronisation berücksichtigen.The choice and sequence of the second synchronization sequence also corresponds in TDD mode with a base station-specific time offset toff, with which the transmission of the first synchronization sequence cp is delayed with respect to the beginning of the time slot tsδ, by superimpositions of the transmissions of neighboring and mutually synchronized base stations to prevent. By receiving and evaluating the synchronization sequences, the receiving subscriber station MS can determine the time offset toff and take it into account in the synchronization.
Durch die Wahl und Abfolge der zweiten Synchronisationssequenzen es über mehrere Aussendungen entstehen bei der Verwendung von 17 verschiedenen unmodulierten orthogonalen Cold Codes mit 256 Chip Länge viele unterschiedliche Möglich¬ keiten, mit denen weitere Informationen übertragen werden. Durch die vielen Möglichkeiten ist der Kodierungsgewinn groß, so daß die Synchronisationssequenzen cp, es mit geringer Leistung gesendet werden können.The choice and sequence of the second synchronization sequences over several transmissions result when 17 different unmodulated orthogonal cold are used Codes 256 chip length speeds many different possible ¬ that allow more information to be transmitted. Because of the many possibilities, the coding gain is large, so that the synchronization sequences cp can be sent with low power.
Die weiteren Informationen betreffen die Rahmensynchronisa- tion und je nach Modus von der Basisstation verwendete Kode¬ gruppen (FDD) oder Mittambeln, Spreizkodes (TDD; wobei die Mittambeln und Spreizkodes unabhängig voneinander vergeben werden) und Angaben zur Konfiguration eines Organisationskanals BCCH. Bei zwei für die Synchronisation verwendeten Zeitschlitzen ts pro Rahmen fr ist der Rahmenbeginn nach Erkennen der Synchronisation in einem Zeitschlitz ts noch mit dem Faktor zwei ungenau; bei 16 Zeitschlitzen um den Faktor 16. Die Rahmensynchronisation ist folglich leicht durch eine bestimmte Abfolge von zweiten Synchronisationssequenzen es herbeiführbar. Darüberhinaus wird die spätere Detektion von Informationen eines skalierbaren Organisationskanals BCCH beschleunigt, wenn Angaben zur Konfiguration bereits während der Synchronisation übertragen werden.The further information concerning the Rahmensynchronisa- tion and depending on the mode of the base station used ¬ code groups (FDD) or midambles, spreading codes (TDD; the midambles and spreading codes are allocated independently of each other), and information concerning the configuration of an organization channel BCCH. In the case of two time slots ts per frame fr used for the synchronization, the frame start after detection of the synchronization in a time slot ts is still inaccurate by a factor of two; with 16 time slots by a factor of 16. The frame synchronization is consequently easily brought about by a certain sequence of second synchronization sequences. In addition, the later detection of information from a scalable BCCH organizational channel is accelerated if configuration information is already transferred during the synchronization.
Die in einer Steuereinrichtung, z.B. dem Funkressourcenmanager RNC eines Basisstationssystems, vorgenommene Zuweisung eines breitbandigen Synchronisationskanals SCH für die Synchronisation und im TDD-Modus zusätzlich von unterschiedlichen Zeit-Offsets toff bezüglich des Beginns des Zeitschlitzes tsO, ts8 zum Senden der Synchronisationssequenzen cp, es geht der Synchronisation als erster Schritt 1 voraus.The in a control device, e.g. the radio resource manager RNC of a base station system, assignment of a broadband synchronization channel SCH for the synchronization and in the TDD mode additionally of different time offsets toff with respect to the beginning of the time slot tsO, ts8 for sending the synchronization sequences cp, the synchronization is preceded by the first step 1 .
In einem zweiten Schritt 2 sendet die Basisstation BS gesteuert durch Kontrollmittel KM die Synchronisationssequenzen cp, es in der vorgegeben Reihenfolge und mit dem vorgegebenen zeitlichen Abstand. Die Reihenfolge kann für jede Basissta- tion BS individuell sein und korrespondiert mit den weiteren Informationen und beim TDD-Modus zusätzlich mit dem Zeit- Offset toff. Eine Teilnehmerstation MS empfangt einem dritten Schritt 3 die Synchronisationsequenzen cp, es und fuhrt eine Grobsynchronisation anhand der ersten Synchronisationsequenz cp durch.In a second step 2, the base station BS, controlled by control means KM, sends the synchronization sequences cp, it in the specified sequence and with the specified time interval. The sequence can be individual for each base station BS and corresponds with the further information and with the TDD mode also with the time offset toff. A subscriber station MS receives the synchronization sequences cp in a third step 3, and carries out a rough synchronization on the basis of the first synchronization sequence cp.
Durch Auswertung der zweiten Synchronisationsequenzen es einem vierten Schritt 4 ist im TDD-Modus auch die Zeit- schlitz-Synchronisation auf den Beginn des Zeitschlitzes ts möglich, worauf durch Auswertung der weiteren Informationen auch die Rahmensynchronsation für beide Modi einem fünften Schritt 5 und die Vorbereitung für den Empfang des Organisationskanals durchgeführt wird.By evaluating the second synchronization sequences in a fourth step 4, the time slot synchronization to the start of the time slot ts is also possible in the TDD mode, whereupon the frame synchronization for both modes of a fifth step 5 and the preparation for the reception of the organization channel is carried out.
Die Schritte 3 bis 5 werden durch der Teilnehmerstation zugeordnete Synchronisationsmittel SYNC durchgeführt, die beispielsweise durch ein Signalverarbeitungsprozessor und durch mehrere signalangepaßte Filter oder ein umschaltbares signal- angepaßtes Filter gebildete Korrelatoren gebildet werden. Steps 3 to 5 are carried out by synchronization means SYNC assigned to the subscriber station, which are formed, for example, by a signal processing processor and by correlators formed by a plurality of signal-matched filters or a switchable signal-matched filter.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Synchronisation von Teilnehmerstationen (MS) in einem Funk-Kommunikationssystem, bei dem einer Basisstation (BS) zumindest ein breitbandiger Synchronisationskanal zugewiesen wird, ~~ die Basisstation (BS) im Synchronisationskanal zumindest einmal eine erste und eine zweite Synchronisationssequenz (cp, es) sendet, die sich unterscheiden, eine Teilnehmerstation (MS) die Synchronisationssequenzen (cp, es) empfängt, die Teilnehmerstation (MS) anhand des Empfangszeitpunktes der Synchronisationsequenzen (cp, es) und der erkannten Synchronisationssequenzen (cp, es) eine zeitliche Synchronisation durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Synchronisationsequenzen (cp, es) getrennt durch einen zeitlichen Abstand (tgap) gesendet werden.1. A method for synchronizing subscriber stations (MS) in a radio communication system in which a base station (BS), a broadband synchronization channel is assigned to at least ~ ~ the base station (BS) in the synchronization channel at least once a first and a second synchronization sequence (cp, es) that differ, a subscriber station (MS) receives the synchronization sequences (cp, es), the subscriber station (MS) carries out a time synchronization based on the time of reception of the synchronization sequences (cp, es) and the detected synchronization sequences (cp, es) , characterized in that the two synchronization sequences (cp, es) are sent separated by a time interval (tgap).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Synchronisationssequenz (cp, es) in einem Zeitschlitz (ts) gesendet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the first and second synchronization sequence (cp, es) are sent in a time slot (ts).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Synchronisationssequenz (cp) in jedem Zeit¬ schlitz (ts) gleich ist und die zweite Synchronisationssequenz (es) aus einer Gruppe von Synchronisationssequenzen (es) auswählbar ist.3. The method according to claim 2, characterized in that the first synchronization sequence (cp) in each time ¬ slot (ts) is the same and the second synchronization sequence (es) can be selected from a group of synchronization sequences (es).
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationssequenzen (cp, es) unmodulierte orthogonale Gold Codes sind.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the synchronization sequences (cp, es) are unmodulated orthogonal gold codes.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationssequenzen (cp, es) mit gegenüber anderen Aussendungen der Basisstation (BS) geringerer Leistung gesendet werden. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the synchronization sequences (cp, it) are sent with lower power than other transmissions of the base station (BS).
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der breitbandige Synchronisationskanal Teil eines FDD-ÜbertragungsSchemas ist, wobei die Syn- ehronisationssequenzen (cp, es) mehrerer Aussendungen für die Synchronisation benutzt werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the broadband synchronization channel is part of an FDD transmission scheme, the synchronization sequences (cp, es) of several transmissions being used for the synchronization.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschlitze (ts) Teil eines TDD- Übertragungsschemas sind, wobei mehrere Zeitschlitze (ts) pro Rahmen (fr) für die Synchronisation benutzt werden.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the time slots (ts) are part of a TDD transmission scheme, with several time slots (ts) per frame (fr) are used for synchronization.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationssequenzen (cp, es) in Zeitschlitzen (ts) gesendet werden, in denen zusätzlich Informationen eines Organisationskanals (BCCH) übertragen werden.8. The method according to claim 7, characterized in that the synchronization sequences (cp, es) are sent in time slots (ts) in which additional information of an organizational channel (BCCH) is transmitted.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Synchronisation die Abfolge mehrerer Synchronisationssequenzen (es) berücksichtigt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sequence of several synchronization sequences (es) is taken into account in the synchronization.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Abfolge der Synchronisationssequenzen (cp, es) weiteren Informationen kodiert wer- den, die eine Rahmensynchronisation und/oder von der Basisstation (BS) verwendete Spreizkodes (c) betreffen.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sequence of the synchronization sequences (cp, es) encodes further information relating to frame synchronization and / or spreading codes (c) used by the base station (BS).
11. Funk-Kommunikationssystem mit mehreren Basisstationen (BS) zum zumindest einmaligen Senden von einer ersten und einer zweiten Synchronisationssequenz (cp, es) , die sich unterscheiden, mit einer Steuereinrichtung (RNC) , die der Basisstation (BS) zumindest einen breitbandigen Synchronisationskanal zuweist, mit einer Teilnehmerstation (MS) zum Empfangen und Auswerten der Synchronisationsequenzen (cp, es), mit der Teilnehmerstation zugeordneten Synchronisationsmitteln (SYNC) , die anhand des Empfangszeitpunktes der Synchro- nisationsequenzen (cp, es) und der erkannten Synchronisationssequenzen (cp, es) eine zeitliche Synchronisation durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisstation (BS) zugeordnete Kontrollmittel (KM) die Sendezeitpunkte der Synchronisationssequenzen (cp, es) steuern, so daß die zwei Synchronisationsequenzen (cp, es) getrennt durch einen zeitlichen Abstand (tgap) gesendet werden. 11. Radio communication system with a plurality of base stations (BS) for at least once sending a first and a second synchronization sequence (cp, es), which differ, with a control device (RNC) which assigns the base station (BS) at least one broadband synchronization channel , with a subscriber station (MS) for receiving and evaluating the synchronization sequences (cp, es), with the subscriber station assigned synchronization means (SYNC), which are based on the time of reception of the synchronization nization sequences (cp, es) and the recognized synchronization sequences (cp, es) carry out a time synchronization, characterized in that the control means (KM) assigned to the base station (BS) control the transmission times of the synchronization sequences (cp, es), so that the two synchronization sequences (cp, es) are sent separated by a time interval (tgap).
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