Timing Advance

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Timing Advance (TA) ist ein Wert, der im GSM-Standard zur Synchronisation zwischen Uplink und Downlink verwendet wird. Der Wert gibt (in Bitdauern von ca. 3,7 μs) den Zeitversatz an, um den eine Mobilstation früher senden muss, damit unter Berücksichtigung der Signallaufzeit zwischen Mobilstation und Basisstation das Signal im richtigen Zeitschlitz an der Basisstation ankommt und sich nicht mit anderen Signalen überschneidet.

Timing Advance – Verschiebung des Sendezeitpunkts an der Mobilstation um die doppelte Signallaufzeit für den zeitlich richtigen Empfang an der Basisstation

Der GSM-Standard benutzt sowohl ein Frequenzmultiplex- (FDMA) wie auch ein Zeitmultiplexverfahren (TDMA). Dabei wird jeder Frequenzkanal noch zusätzlich in acht Zeitschlitze aufgeteilt, um mit einer Frequenz mehrere Nutzer bedienen zu können. Dabei wird einem Nutzer ein bestimmter Zeitschlitz in dem TDMA-Frame zugeteilt, so dass er mit der Wiederholung des TDMA-Frames alle 4,616 ms einen Zeitschlitz von 577 μs Dauer zur Verfügung hat, um Informationen zu senden. Dabei sendet die Basisstation in einem Zeitschlitz und erwartet die Antwort von der Mobilstation genau drei Zeitschlitze später.

Da sich die Mobilstationen bzw. Nutzer nun in verschiedenen Abständen zur Basisstation befinden können (in GSM bis zu 35 km), muss die unterschiedliche Signallaufzeit zwischen Basis- und Mobilstation sowie zurück berücksichtigt werden, um den Empfang an der Basisstation im richtigen Zeitschlitz zu gewährleisten. D.h. die Mobilstation muss zwei mal die Signallaufzeit (Hin- und Rückweg) zwischen Basis- und Mobilstation früher senden, um die Entfernung zur Basisstation zu kompensieren (siehe dazu auch Prinzipskizze rechts).

Um der Mobilstation nun mitzuteilen, um wie viel früher sie senden muss, wird der quantisierte Wert Timing Advance (TA) verwendet. TA kann Werte zwischen 0 und 63 annehmen und gibt in Vielfachen der Bitdauer von 3,7 μs (156,25 Bit in einem Zeitschlitz mit 577 μs Dauer Länge) den Versatz an, um den die Mobilstation früher senden muss. Die möglichen TA-Werte von 0 bis 63 entsprechen damit einem Zeitversatz von 0 bis maximal 233 μs. Durch diesen Maximalwert resultiert auch die maximale Reichweite in GSM-Netzen, da maximal 35 km mit dem höchsten TA-Wert von 63 kompensiert werden können. Ein TA-Wert von 0 entspricht damit einem Abstand der Mobilstation zwischen 0 und 550 m, ein TA-Wert von 1 einem Abstand zwischen 550 m und 1100 m usw. Der Abstand von 550 m entspricht dabei einer Signallaufzeit von 3,7 μs (Hin- und Rückweg, 1100 m) bei Ausbreitung des Signals mit Lichtgeschwindigkeit.
Häufig ist jedoch zu beachten, dass in GSM-Netzen, insbesondere in Städten, keine Sichtverbindung zwischen Mobilstation und Basisstation gegeben ist. Daher können auch höhere TA-Werte gemessen werten, da durch Reflexion und Beugung entstehende Signalumwege eine höhere Laufzeit haben, als der direkte Abstand zur Basisstation erwarten ließ.

Der Wert der Timing Advance wird von der Basisstation ermittelt und der Mobilstation mitgeteilt.

Im Band GSM 400 wird der maximale Wert des Timing Advance von 63 auf 219 erhöht, was einer maximalen Signallaufzeit von 809 μs entspricht, und damit theoretisch einer Reichweite von 121 km [1].

Literatur[Bearbeiten]

  • Michel Mouly, Marie-Bernadette Pautet: The GSM System for Mobile Communications. Cell & Sys, 1992, ISBN 2-9507190-0-7.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. 3GPP TS 45.010: Radio subsystem synchronization. 3GPP, 18. Dezember 2009, S. 11, abgerufen am 12. Januar 2010 (ZIP/DOC; 209 KB, englisch): „The maximum timing advance value TAmax shall be 63. ... In the case of GSM 400 the extended timing advance information element is supported and the maximum timing advance value TAmax shall be 219.“

Weblinks[Bearbeiten]