DE10334431B4 - Method for time synchronization of mobile stations in a self-organizing radio communication system - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Zeitsynchronisation von Mobilstationen (MSi, MSj) in einem selbstorganisierenden Funkkommunikationssystem,
– bei dem eine erste Mobilstation (MSi) mit einem zugeordneten ersten Zeitreferenzwert (ti) ein von einer zweiten Mobilstation (MSj) gesendetes Signal (SFj1) empfängt und mit einem entsprechenden Signal (SFi1) der ersten Mobilstation (MSi) zur Bestimmung eines Zeitversatzes (Δtij) vergleicht, und
– bei dem der der ersten Mobilstation (MSi) zugeordnete erste Zeitreferenzwert (ti) zur Zeitsynchronisation nur dann angepasst wird, wenn der ermittelte Zeitversatz (Δtij) einen negativen Wert aufweist.Method for time synchronization of mobile stations (MSi, MSj) in a self-organizing radio communication system,
In which a first mobile station (MSi) with an associated first time reference value (t i ) receives a signal (SFj1) transmitted by a second mobile station (MSj) and with a corresponding signal (SFi1) of the first mobile station (MSi) for determining a time offset (Δt ij ) compares, and
- Wherein the first mobile station (MSi) associated first time reference value (t i ) for time synchronization is adjusted only when the determined time offset (.DELTA.t ij ) has a negative value.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zeitsynchronisation von Mobilstationen in einem selbstorganisierenden Funkkommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a method for time synchronization of mobile stations in a self-organizing radio communication system according to the preamble of claim 1

Neben zellular aufgebauten Funkkommunikationssystemen sind selbstorganisierende Funkkommunikationssystems als so genannte „AdHoc"-Funkkommunikationssysteme bekannt.Next Cellular radio communication systems are self-organizing Radio communication system known as so-called "AdHoc" radio communication systems.

Bei einem zellular aufgebauten Funkkommunikationssystem werden Daten zwischen Teilnehmern bzw. zwischen Mobilstationen stets unter Verwendung von Basisstationen ausgetauscht. Ein derartiges Funkkommunikationssystem wird beispielsweise als Mobilfunksystem in 6 dargestellt. Dabei weisen Funkzellen FZ1 bis FZ7 jeweils eine der jeweiligen Funkzelle zugeordnete Basisstation BTS1 bis BTS7 auf. Mobilstationen MS11 bis MS71 werden entsprechend ihrem Standort bzw. ihrer Zuordnung zu einer der Funkzellen FZ1 bis FZ7 von der jeweiligen Basisstation BTS1 bis BTS7 funkversorgt. So wird, stellvertretend für alle weiteren Funkzellen betrachtet, in einer ersten Funkzel-le FZ1 eine Mobilstation MS11 durch eine der ersten Funkzelle FZ1 zugeordnete erste Basisstation BTS1 funkversorgt. Kommunizieren Mobilstationen unterschiedlicher Funkzellen miteinander, so erfolgt dies unter Beteiligung der jeweils zugeordneten Basisstationen. Stellvertretend für alle weiteren Mobilstationen betrachtet, kommunizieren zwei Mobilstationen MS11 und MS22 über die entsprechenden Basisstationen BTS1 und BTS2 miteinander.In a cellular radio communication system, data between subscribers or between mobile stations is always exchanged using base stations. Such a radio communication system is used, for example, as a mobile radio system in 6 shown. In this case, radio cells FZ1 to FZ7 each have a base cell BTS1 to BTS7 assigned to the respective radio cell. Mobile stations MS11 to MS71 are radio-supplied in accordance with their location or their assignment to one of the radio cells FZ1 to FZ7 from the respective base station BTS1 to BTS7. Thus, representative of all other radio cells, in a first radio cell FZ1, a mobile station MS11 is radio-supplied by a first base station BTS1 assigned to the first radio cell FZ1. If mobile stations of different radio cells communicate with one another, this takes place with the participation of the respectively assigned base stations. Considered as representative of all other mobile stations, two mobile stations MS11 and MS22 communicate with each other via the respective base stations BTS1 and BTS2.

Zellulare Funkkommunikationssysteme sind in zeitsynchrone und in nichtzeitsynchrone Funkkommunikationssysteme unterteilbar, abhängig davon, ob die Basisstationen untereinander mit Hilfe meist aufwändiger Synchronisationsverfahren zeitlich synchro nisiert sind oder nicht. Ein Verfahren zur Zeitsynchronisation von Basisstationen ist beispielsweise aus „Autonomous decentralized inter-base station synchronisation for TDMA microcellular systems", Akaiwa et al, IEEE Vehicular Technology Conference, May 1991, bekannt. Dabei misst jede einzelne Basisstation des Funkkommunikationssystems sowohl Zeitversatz als auch Empfangsleistung von Signalen benachbarter Basisstationen. An einer betrachteten Basisstation erfolgt eine Zeitsynchronisation mittels einer leistungsgewichteten Summe der ermittelten Zeitversätze.cellular Radio communication systems are in time-synchronous and non-time-synchronous Radio communication systems subdividable, depending on whether the base stations with each other with the help of usually complex synchronization procedures are synchronized in time or not. A method for time synchronization of base stations is for example "Autonomous decentralized inter-base station synchronization for TDMA microcellular systems ", Akaiwa et al, IEEE Vehicular Technology Conference, May 1991. It measures each individual base station of the radio communication system both Time offset and received power of adjacent signals Base stations. At a considered base station is a Time synchronization by means of a performance weighted sum of the determined time offenses.

Im Unterschied zu einem zellularen Funkkommunikationssystem werden in einem so genannten „AdHoc"-Funkkommunikationssystem die Daten direkt und ohne Verwendung von Basisstationen übertragen, sofern sich die Mobilstationen zueinander in Funkreichweite befinden. In einem derartigen Funkkommunikationssystem kann daher auf eine aufwändige Infrastruktur, wie beispielsweise Funkzellen und Basisstationen, verzichtet werden. Jedoch ist zwischen den jeweils an der Funkkommunikation beteiligten Mobilstationen eine Trägerfrequenzsynchronisation und/oder eine Zeitsynchronisation zur Abwicklung der Datenübertragung notwendig.in the Difference to a cellular radio communication system in a so-called "AdHoc" radio communication system transmit data directly without using base stations, if the mobile stations are within radio range of each other. In such a radio communication system, therefore, a complex infrastructure, such as radio cells and base stations are dispensed with. However, between each involved in the radio communication Mobile stations a carrier frequency synchronization and / or a time synchronization for processing the data transmission necessary.

Die Zeitsynchronisation ist beispielsweise für ein Zeitschlitz-Vielfachzugriffsverfahren notwendig, um ein abgeglichenes Zeitschlitzraster für eine Datenübertragung zu erzeugen. Ein Zeitschlitz-Vielfachzugriffsverfahren („Time Division Multiple Access", kurz TDMA) wird beispielsweise beim GSM-Übertragungsstandard oder beim UTRA-TDD-Übertragungsstandard verwendet.The Time synchronization is for a time slot multiple access method, for example necessary to have a matched time slot grid for a data transfer to create. A Time Slot Multiple Access Method ("Time Division Multiple Access ", in short TDMA) becomes, for example, the GSM transmission standard or the UTRA TDD transmission standard uses.

Das oben genannte Synchronisationsverfahren ist jedoch für eine Zeitsynchronisation von Mobilstationen eines AdHoc-Funkkommunikationssystems nicht verwendbar, da bei der Bestimmung des Zeitversatzes, bedingt durch die sich bewegenden Mobilstationen, ein laufzeitabhängiger Anteil enthalten wäre.The However, the above-mentioned synchronization method is for a time synchronization mobile stations of an AdHoc radio communication system not usable, since in determining the time offset, conditional by the moving mobile stations, a term-dependent portion would be included.

Systembedingt ergäbe sich bei jedem gemessenen Zeitversatz ein Driften des Zeitversatzes.Due to the system would result at each measured time offset, a drift of the time offset.

Aus US 5,363,375 ist ein hierarchisches Verfahren zur Zeitsynchronisation bekannt. Dabei empfängt ein so genannter erster "Port" eine ausgewählte Anzahl von Signalen weiterer "Ports", vergleicht diese mit einem entsprechenden eigenen Signal und führt in Abhängigkeit von den Ports jeweils zugeordneten hierarchischen Werten eine Zeitsynchronisation durch.Out US 5,363,375 a hierarchical method for time synchronization is known. In this case, a so-called first "port" receives a selected number of signals of further "ports", compares them with a corresponding own signal and performs time synchronization in dependence on the ports of respectively assigned hierarchical values.

Aus JP 09046762 A ist ein Verfahren zur Synchronisation von Rahmen bekannt. Dabei werden Signale benachbarter Mobilstationen demoduliert und jeweilige auf einen "Bursts" bezogene Zeitunterschiede bestimmt und gemittelt. Ein gemittelter Zeitunterschied wird dann zur Synchronisation verwendet.Out JP 09046762 A For example, a method of synchronizing frames is known. In this case, signals of neighboring mobile stations are demodulated and respective time differences related to a "bursts" are determined and averaged. An averaged time difference is then used for synchronization.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine driftfreie Zeitsynchronisation von Mobilstationen eines selbstorganisierenden Funkkommunikationssystems auf einfache Art zu realisieren.The The invention has for its object a drift-free time synchronization of Mobile stations of a self-organizing radio communication system to realize in a simple way.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The The object of the invention is characterized by the features of the claim 1 solved. Advantageous developments can be found in the dependent claims.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Driften bei der Zeitsynchronisation vermieden und eine genaue Zeitsynchronisation erreicht.With the aid of the method according to the invention drift in time synchronization is avoided and accurate time synchronization is achieved.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:in the The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. there shows:

1 ein selbstorganisierendes Funkkommunikationssystem zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 a self-organizing radio communication system for applying the method according to the invention,

2 eine Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem selbstorganisierenden Funkkommunikationssystem mit UTRA-TDD-Übertragungsstandard, 2 a description of the method according to the invention in a self-organizing radio communication system with UTRA TDD transmission standard,

3 den Einfluss der Mobilstationsdichte von Teilgruppen auf einen systematischen Drift, 3 the influence of mobile station density of subgroups on systematic drift,

4 eine Rahmenstruktur eines UTRA-TDD-Funkkommunikationssystems, 4 a frame structure of a UTRA TDD radio communication system,

5 eine entfernungsabhängige Darstellung eines gemessenen Zeitversatzes, und 5 a distance-dependent representation of a measured time offset, and

6 das in der Beschreibungseinleitung beschriebene zellulare Funkkommunikationssystem gemäß dem Stand der Technik. 6 the cellular radio communication system described in the introduction to the description according to the prior art.

1 zeigt ein selbstorganisierendes Funkkommunikationssystem zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 shows a self-organizing radio communication system for application of the method according to the invention.

Bei diesem so genannten „AdHoc"-Mobilfunksystem werden ohne Verwendung von Funkzellen und ohne Verwendung von Basisstationen Daten bevorzugt als Datenpakete zwischen Mobilstationen MS11 bis MS24 direkt ausgetauscht bzw. funkübertragen. So werden beispielsweise nach einer jeweils durchgeführten Trägerfrequenz- und/oder Zeitsynchronisation Datenpakete zwischen den Mobilstationen MS11 und MS12, MS14 und MS15, MS21 und MS22 sowie zwischen den Mobilstationen MS23 und MS24 direkt ausgetauscht. Die Mobilstation MS13 nimmt beispielhaft nicht an der Datenübertragung teil.at this so-called "AdHoc" mobile radio system be without the use of radio cells and without the use of base stations Data preferably as data packets between mobile stations MS11 to MS24 directly exchanged or wirelessly transmitted. For example after each carried out carrier frequency and / or time synchronization data packets between the mobile stations MS11 and MS12, MS14 and MS15, MS21 and MS22 and between the mobile stations MS23 and MS24 exchanged directly. The mobile station MS13 is exemplary not part of the data transfer.

2 zeigt eine Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem selbstorganisierenden Funkkommunikationssystem mit UTRA-TDD-Übertragungsstandard. 2 shows a description of the method according to the invention in a self-organizing radio communication system with UTRA TDD transmission standard.

Einer ersten Mobilstation MSi sind zwei aufeinanderfolgende und als „Subframes", kurz SF, bezeichnete Teilrahmen SFi1 und SFi2 zugeordnet, während einer zweiten Mobilstation MSj zwei aufeinanderfolgende und als „Subframes", kurz SF, bezeichnete Teilrahmen SFj1 und SFj2 zugeordnet sind.one first mobile station MSi are two consecutive and called subframes, SF for short Sub-frames SFi1 and SFi2 assigned during a second mobile station MSj two consecutive subframes SFj1, referred to as "subframes", SF for short and SFj2 are assigned.

Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die beiden Mobilstationen MSi und MSj einen absoluten Zeitversatz von Δt = |ti-tj| zueinander aufweisen, mit ti als Zeitreferenzwert der Mobilstation MSi und mit tj als Zeitreferenzwert der Mobilstation MSj.In the following, it is assumed that the two mobile stations MSi and MSj have an absolute time offset Δt = | t i -t j | with t i as the time reference value of the mobile station MSi and with t j as the time reference value of the mobile station MSj.

Die zweite Mobilstation MSj sendet, bezogen auf den Zeitreferenzwert tj, einen Anfang des ersten Subframes SFj1 aus, der nach Ablauf einer durch den Abstand zwischen den beiden Mobilstationen MSi und MSj bedingten Ausbreitungs- bzw. Signallaufzeit Δtprop,ji an der ersten Mobilstation MSi empfangen wird. Bezogen auf den Anfang des entsprechenden ersten Subframes SFi1 der ersten Mobilstation MSi wird ein positiver Zeitversatz Δtij>0 ermittelt, worauf erfindungsgemäß keine Zeitanpassung an der ersten Mobilstation MSi zur Zeitsynchronisation vorgenommen wird.The second mobile station MSj transmits, based on the time reference value t j , a beginning of the first subframe SFj1, which after the expiration of a propagation delay Δt prop, ji at the first mobile station MSi due to the distance between the two mobile stations MSi and MSj Will be received. Relative to the beginning of the corresponding first subframe SFi1 of the first mobile station MSi, a positive time offset Δt ij > 0 is determined, where according to the invention no time adjustment is made to the first mobile station MSi for time synchronization.

Die erste Mobilstation MSi sendet einen Anfang des zweiten Subframes SFi2 aus, der nach Ablauf einer durch den Abstand zwischen den beiden Mobilstationen MSi und MSj bedingten Ausbreitungslaufzeit Δtprop,ij an der zweiten Mobilstation MSj empfangen wird. Bezogen auf den Anfang des entsprechenden zweiten Subframes SFj2 der zweiten Mobilstation MSj wird ein negativer Zeitversatz Δtji<0 ermittelt, worauf erfindungsgemäß eine Zeitanpassung ZA an der zweiten Mobilstation MSj zur Zeitsynchronisation vorgenommen wird.The first mobile station MSi transmits a start of the second subframe SFi2 which is received at the second mobile station MSj after the expiration of a propagation delay Δt prop, ij due to the distance between the two mobile stations MSi and MSj. Relative to the beginning of the corresponding second subframe SFj2 of the second mobile station MSj, a negative time offset Δt ji <0 is determined, whereupon according to the invention a time adjustment ZA is performed at the second mobile station MSj for time synchronization.

Ein beispielhafte Durchführung einer Zeitanpassung ZA wird nachfolgend näher erläutert.One exemplary implementation a time adjustment ZA is explained in more detail below.

Ein positiver Zeitversatz Δtij bei der ersten Mobilstation MSi korrespondiert mit einem negativen Zeitversatz Δtji bei der zweiten Mobilstation MSj für den Fall, dass der jeweilige Zeitversatz Δtij bzw. Δtji dem Betrage nach größer ist als die jeweilige doppelte Ausbreitungslaufzeit Δtprop. Wird ein negativer Zeitversatz Δtji von der jeweiligen Mobilstation, hier MSj, ausgeregelt, befinden sich beide Mobilstationen MSi und MSj in einem zeitsynchronen Zustand zueinander.A positive time offset Δt ij at the first mobile station MSi corresponds to a negative time offset Δt ji at the second mobile station MSj in the event that the respective time offset Δt ij or Δt ji is greater than the respective double propagation delay Δt prop . If a negative time offset Δt ji is corrected by the respective mobile station, here MSj, both mobile stations MSi and MSj are in a time-synchronized state with one another.

Für die Zeitsynchronisation einer Mobilstation MSi wird eine vorzunehmende Zeitanpassung anhand folgender Formel bestimmt:

Figure 00060001
mit:
ti,old: Zeitreferenzwert der Mobilstation MSi vor einer durchzuführenden Zeitanpassung,
ti,new: Zeitreferenzwert der Mobilstation MSi nach einer durchgeführten Zeitanpassung,
Δtij: gemessener Zeitversatz eines von der Mobilstation MSj gesendeten und an der Mobilstation MSi empfangenen Signals, bezogen auf die Mobilstation MSi,
Rij: an der Mobilstation MSi bestimmte Empfangsleistung des von der Mobilstation MSj gesendeten Signals,
α: Faktor zur Anpassung eines Konvergenzverhaltens.For the time synchronization of a mobile station MSi, a time adjustment to be made is determined by the following formula:
Figure 00060001
With:
t i, old : time reference value of the mobile station MSi before a time adjustment to be performed,
t i, new : time reference value of the mobile station MSi after a time adjustment,
Δt ij : measured time offset of one of the Mobilsta MSj sent and received at the mobile station MSi signal, based on the mobile station MSi,
R ij : reception power of the signal transmitted from the mobile station MSj at the mobile station MSi,
α: factor for adjusting a convergence behavior.

Für den Faktor α verwendete Werte sind typischerweise kleiner als 0.1, wobei beispielhaft der Faktor α gewählt wird zu α = 0.03. Unter Konvergenzverhalten wird dabei verstanden, dass sich den einzelnen Mobilstationen zugeordnete absolute Zeitlagen einem gemeinsamen Wert annähern und nach endlicher Zeit in guter Näherung einen gleichen Wert annehmen. Dabei konvergieren die Zeitlagen der Mobilstationen schneller, je größer der Wert des Faktors α gewählt wird. Zusätzlich wird durch die Wahl des Faktors α auch eine Systemstabilität beeinflusst.Used for the factor α Values are typically less than 0.1, with the factor α selected by way of example to α = 0.03. Convergence behavior is understood to mean that the individual Mobile stations assigned absolute time slots a common Approximate value and, after finite time, approximate to a similar value. The time slots of the mobile stations converge faster, depending bigger the Value of the factor α is selected. additionally becomes by the choice of the factor α too a system stability affected.

Bei der Formel ist noch zu berücksichtigen, dass beim gemessenen Zeitversatz Δtij neben dem Zeitversatz tj-ti noch ein laufzeitabhängiger Anteil enthalten ist, der durch einen Abstand dij zwischen den beiden Mobilstationen MSi und MSj bedingt wird.In the formula is still to be considered that the measured time offset .DELTA.t ij in addition to the time offset t j -t i nor a runtime-dependent portion is included, which is due to a distance d ij between the two mobile stations MSi and MSj.

Für den gemessenen Zeitversatz Δtij gilt somit:

Figure 00070001
mit
c: Lichtgeschwindigkeit 3·108 m/s.For the measured time offset Δt ij, the following applies:
Figure 00070001
With
c: speed of light 3 × 10 8 m / s.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine stabile, d.h. keinerlei systematischen Drift aufweisende Zeitlage bei allen Mobilstationen erreicht.With Help the method of the invention is a stable, i. no systematic drifting timing reached on all mobile stations.

Dabei gilt im ausgeregelten Zustand: Δtji = 0 ⇒ Δtij = 2·Δtprop mit Δtji als gemessenem Zeitversatz eines von der Mobilstation MSi gesendeten und auf ein entsprechendes Signal der Mobilstation MSj bezogenen Signals.In the controlled state, Δt ji = 0 ⇒ Δt ij = 2 · Δt prop with Δt ji as the measured time offset of a signal transmitted by the mobile station MSi and related to a corresponding signal of the mobile station MSj.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders dann vorteilhaft einsetzbar, wenn zur Durchführung eines Datenaustauschs zwischen zwei individuell zeitsynchronisierten Gruppen eine gruppenübergreifende Zeitsynchronisation durchzuführen ist.The inventive method is particularly advantageous when used to carry out a Data exchange between two individually time-synchronized groups a cross-group Time synchronization is.

3 zeigt in einem Diagramm den Einfluss einer gruppenspezifischen Mobilstationsdichte auf den systematischen Drift. An der horizontalen Achse des Diagramms ist eine Zeitabhängigkeit t aufgetragen, während an der vertikalen Achse des Diagramms die systematische Drift von Mobilstationen aufgetragen ist. 3 shows in a diagram the influence of a group-specific mobile station density on the systematic drift. On the horizontal axis of the diagram a time dependence t is plotted, while on the vertical axis of the diagram the systematic drift of mobile stations is plotted.

Mobilstationen, die in einer ersten Gruppe geringe Abstände zueinander aufweisen, werden geringe Ausbreitungslaufzeiten aufweisen, wodurch eine geringe systematische Drift bei dieser Gruppe festzustellen ist. Dieses Verhalten ist als Kennlinie KL1 dargestellt.Mobile stations which have small distances from each other in a first group have low propagation delays, resulting in a low systematic Drift in this group is noted. This behavior is shown as characteristic KL1.

Mobilstationen, die im Vergleich dazu in einer zweiten Gruppe größere Abstände zueinander aufweisen, werden größere Ausbreitungslaufzeiten aufweisen, wodurch eine größere systematische Drift bei dieser Gruppe festzustellen ist. Dieses Verhalten ist als Kennlinie KL2 dargestellt.Mobile stations which in comparison have in a second group greater distances from each other, are greater propagation delays which gives a greater systematic Drift in this group is noted. This behavior is shown as characteristic KL2.

Führen zwei derartige Gruppen eine gruppenübergreifende Zeitsynchronisation unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch, so wird ein „Auseinanderziehen" der Zeitversätze vermieden und eine gemeinsame Zeitsynchronisation erreicht.Lead two such groups are cross-group Time synchronization using the method according to the invention by, so a "pulling apart" the time offsets is avoided and achieved a common time synchronization.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann vorteilhaft einsetzbar, wenn sich in einer der beiden Gruppen eine Mobilstation mit einer genauen Zeitreferenz, beispielsweise durch Verwendung eines GPS-Empfängers, befindet. Bei der gruppenübergreifenden Synchronisation wird ein genauer zeitstabiler Zustand erreicht und ein systematisches Driften von Zeitlagen vermieden.The inventive method is particularly advantageous when used in a the two groups a mobile station with an exact time reference, by using a GPS receiver, for example. In the cross-group Synchronization is achieved a precise time stable state and avoid systematic drifting of time slots.

4 zeigt eine Rahmenstruktur eines UTRA-TDD-Funkkommunikationssystems mit vier aufeinanderfolgenden Rahmen frame#i-1 bis frame#i+2. 4 shows a frame structure of a UTRA-TDD radio communication system with four consecutive frames frame # i-1 to frame # i + 2.

Ein Rahmen frame#i unterteilt sich in zwei Teilrahmen subframe#1 und subframe#2. Ein erster Teilrahmen subframe#1 unterteilt sich wiederum in sieben Zeitschlitze TS1 bis TS7, von denen ein erster Zeitschlitz TS1 in einer so genannten Downlink-Richtung Steuerungsdaten überträgt. Während die Zeitschlitze TS2 bis TS4 Nutzdaten in einer Uplink-Richtung übertragen, werden die Zeitschlitze TS5 bis TS7 zur Nutzdatenübertragung in Downlink-Richtung verwendet.One Frame frame # i is divided into two subframes subframe # 1 and subframe # 2. A first subframe subframe # 1 is subdivided again in seven time slots TS1 to TS7, of which a first time slot TS1 transmits control data in a so-called downlink direction. While the Time slots TS2 to TS4 transmit user data in an uplink direction, become the time slots TS5 to TS7 for Nutzdatenübertragung used in downlink direction.

Die jeweilige Zuordnung von Zeitschlitzen zur Uplink- bzw. zur Downlink-Richtung erfolgt lastabhängig mittels eines variablen Umschaltpunkts VSP („Variable Switching Point", kurz VSP), der hier zwischen dem Zeitschlitz TS4 und dem Zeitschlitz TS5 angeordnet ist.The respective assignment of time slots to the uplink or to the downlink direction is load-dependent by means of a variable switching point VSP ("Variable Switching Point", VSP for short), the here between the time slot TS4 and the time slot TS5 arranged is.

Zwischen dem Zeitschlitz TS1 und dem Zeitschlitz TS2 ist eine 64 Chips aufweisende Synchronisationssequenz Sync_DL angeordnet, die im so genannten Pilotzeitschlitz in Abwärtsrichtung DwPTS („Downlink Pilot Timeslot", kurz DwPTS) unter Verwendung eines ersten Schutzabstands GP („Guard Period", GP) mit 32 Chips gesendet wird.Between the time slot TS1 and the time slot TS2 is a 64 chips Synchronization sequence Sync_DL arranged in the so-called Pilot time slot in the downward direction DwPTS ("Downlink Pilot Timeslot ", short DwPTS) using a first protection interval GP ("Guard Period", GP) with 32 chips is sent.

Der Synchronisationssequenz Sync_DL folgt wiederum ein zweiter Schutzabstand Guard nach, mit dessen Hilfe eine sichere Trennung von Uplink- und von Downlink-Richtung ermöglicht wird. Dem zweiten Schutzabstand Guard wiederum folgt ein Pilotzeitschlitz in Aufwärtsrichtung UpPTS („Uplink Pilot Timeslot", kurz UpPTS) nach.Of the Synchronization sequence Sync_DL again follows a second protection distance Guard after, with whose help a safe separation of uplink and from downlink direction becomes. The second guard gap Guard, in turn, is followed by a pilot time slot in the upward direction UpPTS ("uplink Pilot Timeslot ", shortly UpPTS).

Die Synchronisationssequenz Sync_DL ist an einer festen Stelle in jeden einzelnen der Teilrahmen subframe#1 und subframe#2 eingebunden.The Synchronization sequence Sync_DL is at a fixed location in each each subframe subframe # 1 and subframe # 2 are embedded.

Eine weitere Beschreibung des UTRA-TDD-Übertragungsstandards ist beispielsweise der Druckschrift „1.28Mcps Functionality For UTRA TDD Physical Layer", 3GPP, Technical Specification Group Radio Access Network, 3G TR 25.928, V4.0.1., March 2001, entnehmbar.A Further description of the UTRA TDD transmission standard is, for example, the Pamphlet "1.28Mcps Functionality For UTRA TDD Physical Layer ", 3GPP, Technical Specification Group Radio Access Network, 3G TR 25.928, V4.0.1., March 2001, removable.

Bei Verwendung des UTRA-TDD-Übertragungsstandards im AdHoc-Mobilfunknetz adaptieren alle Mobilstationen ihren eigenen Zeitversatz nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wodurch letztendlich bei jeder Mobilstation ein Zeitversatz gemessen wird, der unter Bezug auf das Ausführungsbeispiel gemäß 2 maximal einer doppelten Ausbreitungslaufzeit Δtprop entspricht.When using the UTRA TDD transmission standard in the AdHoc mobile network, all mobile stations adapt their own time offset according to the method of the invention, whereby ultimately at each mobile station a time offset is measured, which with reference to the embodiment according to FIG 2 corresponds to a maximum of a double propagation delay .DELTA.t prop .

5 zeigt eine entfernungsabhängige Darstellung eines gemessenen Zeitversatzes Δtij in Bezug auf den in 4 beschriebenen UTRA-TDD-Übertragungsstandard. 5 shows a distance-dependent representation of a measured time offset .DELTA.t ij with respect to the in 4 described UTRA TDD transmission standard.

An einer horizontalen Achse ist der Abstand dij zwischen den Mobilstationen MSi und MSj in Metern aufgetragen. Auf der vertikalen Achse ist der gemessene Zeitversatz Δtij in Chips aufgetragen.On a horizontal axis, the distance d ij between the mobile stations MSi and MSj is plotted in meters. On the vertical axis the measured time offset Δt ij is plotted in chips.

Dabei stellt die Kennlinie GL eine Grenzlinie dar, bis zu der das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist.there the characteristic curve GL represents a borderline up to which the method according to the invention is applicable.

Es ist zu beobachten, dass der gemessene Zeitversatz Δtij für Entfernungen größer 1500m kleiner ist als eine Schutzzeit TGP der „Guard Period" GP, die zwischen den aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen TS1 und TS2 vorgesehen ist.It is observed that the measured time offset .DELTA.t ij is greater 1500m smaller distances than for a guard time T GP "guard period" GP, which is provided between the successive time slots TS1 and TS2.

Es folgt daraus, dass Mobilstationen kollisionsfrei miteinander kommunizieren können, sofern sie zueinander eine Entfernung von weniger als ca. 2000 m aufweisen, da bis zu dieser Entfernung die Linie Δtij=TGP=16 Chips unterschritten wird.It follows that mobile stations can communicate with one another without collision if they have a distance of less than about 2000 m from each other, since the distance Δt ij = T GP = 16 chips is undershot up to this distance.

Claims (7)

Verfahren zur Zeitsynchronisation von Mobilstationen (MSi, MSj) in einem selbstorganisierenden Funkkommunikationssystem, – bei dem eine erste Mobilstation (MSi) mit einem zugeordneten ersten Zeitreferenzwert (ti) ein von einer zweiten Mobilstation (MSj) gesendetes Signal (SFj1) empfängt und mit einem entsprechenden Signal (SFi1) der ersten Mobilstation (MSi) zur Bestimmung eines Zeitversatzes (Δtij) vergleicht, und – bei dem der der ersten Mobilstation (MSi) zugeordnete erste Zeitreferenzwert (ti) zur Zeitsynchronisation nur dann angepasst wird, wenn der ermittelte Zeitversatz (Δtij) einen negativen Wert aufweist.Method for time synchronization of mobile stations (MSi, MSj) in a self-organizing radio communication system, - in which a first mobile station (MSi) with an associated first time reference value (t i ) receives a signal (SFj1) transmitted by a second mobile station (MSj) and with a corresponding signal (SFi1) of the first mobile station (MSi) for determining a time offset (Δt ij ), and - wherein the first time reference (t i ) associated with the first mobile station (MSi) is adapted for time synchronization only if the determined time offset (Δt ij ) has a negative value. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Zeitanpassung des ersten Zeitreferenzwerts (ti) in Abhängigkeit von einer an der ersten Mobilstation (MSi) bestimmten Empfangsleistung des von der zweiten Mobilstation (MSj) gesendeten Signals durchgeführt wird.Method according to Claim 1, in which the time adjustment of the first time reference value (t i ) is carried out in dependence on a reception power of the signal transmitted by the second mobile station (MSj) at the first mobile station (MSi). Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Zeitanpassung des Zeitreferenzwerts anhand folgender Formel durchgeführt wird:
Figure 00120001
mit: ti,old als Zeitreferenzwert der ersten Mobilstation (MSi) vor einer durchzuführenden Zeitanpassung, ti,new als Zeitreferenzwert der ersten Mobilstation (MSi) nach durchgeführter Zeitanpassung, Δtij als gemessener Zeitversatz des von der zweiten Mobilstation (MSj) gesendeten und an der ersten Mobilstation (MSi) empfangenen Signals, bezogen auf die erste Mobilstation (MSi), Rij als an der ersten Mobilstation (MSi) bestimmten Empfangsleistung des von der zweiten Mobilstation (MSj) gesendeten Signals, und mit α als Faktor zur Anpassung eines Konvergenzverhaltens.Method according to Claim 2, in which the time adjustment of the time reference value is carried out using the following formula:
Figure 00120001
with: t i, old as the time reference value of the first mobile station (MSi) before a time adjustment to be performed, t i, new as the time reference value of the first mobile station (MSi) after time adjustment, Δt ij as the measured time offset of the second mobile station (MSj) and at the first mobile station (MSi), with respect to the first mobile station (MSi), R ij as a reception power of the second mobile station (MSj), determined at the first mobile station (MSi), and with α as a factor for adjusting a convergence behavior. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Zeitanpassung des ersten Zeitreferenzwerts (ti) in Abhängigkeit von einem Abstand (dij) zwischen erster und zweiter Mobilstation (MSi, MSj) durchgeführt wird.Method according to Claim 3, in which the time adjustment of the first time reference value (t i ) is carried out as a function of a distance (d ij ) between the first and second mobile stations (MSi, MSj). Verfahren nach Anspruch 4, bei dem beim gemessenen Zeitversatz Δtij ein Abstand dij zwischen den beiden Mobilstationen (MSi, MSj) entsprechend folgender Formel berücksichtigt wird:
Figure 00130001
mit: c als Lichtgeschwindigkeit 3·108 m/s, tj als zugeordneter Zeitreferenzwert der zweiten Mobilstation (MSj), ti als zugeordneter Zeitreferenzwert der ersten Mobilstation (MSi).Method according to Claim 4, in which the measured time offset Δt ij takes into account a distance d ij between the two mobile stations (MSi, MSj) in accordance with the following formula:
Figure 00130001
with: c as the speed of light 3 · 10 8 m / s, t j as assigned time reference value of the second mobile station (MSj), t i as allocated time reference value of the first mobile station (MSi). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beim Funkkommunikationssystem ein Zeitschlitz-Vielfachzugriffsverfahren zur Datenübertragung verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, in in the radio communication system, a time slot multiple access method for data transmission is used. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Funkkommunikationssystem einen GSM- oder einen UTRA-TDD- oder einen TDMA-Übertragungsstandard zur Datenübertragung verwendet.The method of claim 6, wherein the radio communication system a GSM or UTRA TDD or TDMA transmission standard for data transmission uses.
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