DPMA - Erfinderaktivitäten 2005/2006

2.3.2. Zeitvorlauf (Time Advance; TA)
Alle Mobilstationen in einer Funkzelle müssen ihre Signale
so senden, dass sie genau im erwarteten Zeitschlitz bei
der Basisstation ankommen. Dies wird erreicht, indem die
Mobilstationen ihre Datenbursts nicht zeitsynchron mit der
Basisstation absenden, sondern ihren Sendezeitpunkt
vorziehen. Dadurch ist es der Basisstation möglich, die
Datenbursts mehrerer Mobilstationen trotz
unterschiedlicher Laufzeiten in einem festen Zeitraster zu
empfangen.
Der TA wird bei jeder Zuweisung eines dedizierten Kanals
(z.B. eines Teilnehmerdatenkanals) abgeschätzt. Bei einer
Erstzuweisung wird von der Basisstation ein Access Burst
bzw. eine Kanalanforderungsnachricht der Mobilstation
empfangen, der ohne Zeitvorlauf gesendet wurde. Der
Empfangszeitpunkt stellt ein Maß für die doppelte
Ausbreitungszeit (Laufzeit der Rundsendedaten von der
Basisstation zur Mobilstation und Laufzeit des Access
Bursts von der Mobilstation zur Basisstation) dar, woraus
die Basisstation den Zeitvorlauf ableiten kann. In einer
Antwortnachricht der Basisstation wird der TA-Wert der
Mobilstation mitgeteilt [4]. Die Genauigkeit der
bestimmbaren Entfernung zu einer Basisstation beträgt ca.
554 m (1 Bitdauer).
Figur 2: Die Abstandskreise um drei Basisstationen schneiden
sich eindeutig in der Position der Mobilstation.
Normalerweise werden nur die Zellkennung und der TA-
Wert der Basisstation verwendet, die die Mobilstation
aktuell bedient. Somit kann die Entfernung der Mobilstation
zu dieser Basisstation bestimmt werden. Um zu einer
Positionslösung zu gelangen, werden jedoch die
Entfernungen zu mehreren Basisstationen benötigt. Die
Position ergibt sich aus dem Schnittpunkt der
Abstandskreise um die Basisstationen.
Um zu diesen Werten zu gelangen, sendet in
DE 103 07 592 A1 die Mobilstation eine
Anforderungsnachricht für einen Kommunikationskanal an
eine der bedienenden Basisstation benachbarten
Basisstation und liest den TA-Wert aus einer
Antwortnachricht der Basisstation aus. Der der
Mobilstation zugewiesene Kanal wird von der Mobilstation
jedoch nicht aktiviert. Seitens der Basisstation wird
daraufhin die Reservierung der zugewiesenen Ressource
nach kurzer Zeit durch den Ablauf eines gesetzten Timers
wieder aufgehoben. Damit ist die Messung für eine
Basisstation abgeschlossen. Die Mobilstation ermittelt nun
auf diese Weise sukzessiv die TA-Werte weiterer
Basisstationen.
In DE 10 2004 025 792 A1 wird zur Lokalisierung von der
Mobilstation zwar eine Kanalanforderungsnachricht an die
Basisstation gesendet. Diese enthält jedoch eine
Information, dass nur die Laufzeit benötigt wird, so dass
keine Kanalreservierung stattfindet und so die benötigten
Netzwerkressourcen gegenüber dem Stand der Technik
verringert werden.
Der normalerweise ganzzahlige TA-Wert lässt sich gemäß
DE 101 59 086 A1 durch eine Bestimmung der Hüllkurve
über eine Abtastung der Kanalimpulsantwort mit
Nachkommastellen angeben, indem z.B. eine sin2 (x)förmige
Hüllkurve gewählt wird und die Abtastzeitpunkte
und das Maximum der Hüllkurve durch zwei Abtastungen
mit bekanntem zeitlichem Abstand berechnet werden. Der
mit Nachkommastellen behaftete TOA-Wert wird
schließlich zu dem TA-Wert hinzuaddiert, so dass die
Genauigkeit gesteigert wird.
Eines der größten Probleme einer Laufzeitmessung ist der
Mehrwegeempfang. Durch Reflexionen am Boden,
Gebäuden usw. wird das Signal umgelenkt und die
Laufzeit erhöht. Dieses Problem wird in DE 102 27 853 A1
in dem Falle, wenn Teilnehmerdaten über zwei getrennte
Antennen einer Basisstation gleichzeitig gesendet werden,
dadurch gelöst, dass die Basisstation ein Referenzsignal
abwechselnd von beiden Antennen abstrahlt. Das Signal,
das mit einer kürzeren Laufzeit empfangen wird, wird als
direktes („Line-of-Sight“) Signal erkannt, und die Antenne,
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