Brevet FR2836767A1 — publié le 20030905

TERMINAL MULTIMODE ET PROCEDE DE SYNCHRONISATION D'UN TEL TERMINAL Domaine technique L'invention se situe dans le domaine de la synchronisation temporelle et fréquentielle d'un terminal multimode avec au moins deux stations de base différentes et concerne plus spécifiquement un terminal de communication multimode, tel que par exemple un terminal bimode GSM-UMTS (respectivement Global System for Mobile Communications et Universal Mobile Telecommunication System), comportant un premier circuit de modulation/démodulation apte à communiquer avec un premier réseau d'accès radio et au moins un deuxième circuit de modulation/démodulation apte à communiquer avec un deuxième réseau d'accès radio différent du premier réseau radio. L'invention concerne également un procédé d'évaluation de la qualité de transmission d'un terminal multimode via au moins deux réseaux d'accès radio distincts. Etat de la technique antérieure Le GSM est actuellement le système de téléphonie mobile de référence en Europe et dans le monde. Dans le but de garantir son évolution vers la troisième génération, des organismes de standardisation internationaux ont proposé l'UMTS dont les spécifications techniques sont développées au sein du partenariat appelé 3GPP. Un souhait dans le processus de normalisation de l'UMTS a été celui de garantir son inter-opérabilité avec le GSM. Aussi, une classification spécifique décrivant quatre types de terminaux bimode GSM/UMTS, Type 1, Type 2, Type 3 et Type 4 a-t-elle été établie. Avec les terminaux de Type 1, quand on se situe dans un réseau radio GSM ou dans un réseau radio UTRA (pour Universal Terrestrial Radio Access), la partie radio inactive du terminal (UTRA ou GSM) n'effectue aucune mesure de qualité de réception, ce qui suppose que le passage d'un mode à l'autre ne peut se faire qu'avec l'intervention de l'usager. Avec les terminaux de Type 2, lorsqu'un terminal mobile est connecté à un réseau radio GSM ou à un réseau radio UMTS, la partie radio inactive du terminal (UTRA ou GSM) peut effectuer des mesures afin de basculer automatiquement vers le réseau qui dispose de la meilleure qualité de réception. Les terminaux de Type 3 se différencient de ceux du Type 2 par le fait qu'ils offrent en plus la possibilité de recevoir de l'information simultanément dans les deux modes. En revanche, la transmission simultanée par les deux modes n'est pas possible. Comme pour les terminaux de type 2, le passage d'un réseau radio à un autre s'effectue de manière automatique. Avec les terminaux Type 4, le passage d'un réseau radio à un autre s'effectue de manière automatique et l'on peut recevoir et transmettre de l'information simultanément sur les deux réseaux. Parmi les quatre types de terminaux de cette classification, ce sont les terminaux bimode de Type 2 qui sont les plus répandus. Ces terminaux permettront aux opérateurs de rentabiliser les investissements actuels en GSM en profitant de la couverture existante tout en familiarisant leurs abonnés avec les nouveaux services apportés par l'UMTS. Au niveau de l'architecture fonctionnelle, un terminal Type 2 comprend une carte électronique qui est chargée d'effectuer les tâches propres au GSM et une carte électronique qui effectue les tâches propres à l'UMTS. Dans ce type de terminal, à un instant donné, une carte est nécessairement active et l'autre est inactive. Il en résulte qu'à cet instant, on ne peut communiquer qu'avec le réseau associé à la carte active (GSM ou UMTS). La carte inactive peut seulement effectuer des mesures sur des cellules voisines appartenant à l'autre réseau d'accès radio (GSM ou UMTS). Les mesures serviront éventuellement à basculer de manière automatique d'un réseau GSM vers un réseau UMTS et vice-versa. Rappelons que dans un terminal monomode (GSM ou UMTS), afin d'éviter l'erreur fréquentielle relative entre l'horloge de référence dans la carte électronique (GSM ou UMTS) et l'horloge de la station de base du réseau (GSM ou UMTS), il est nécessaire que le terminal soit synchronisé en temps et en fréquence avec le réseau associé pour pouvoir décoder puis démoduler l'information provenant de la station de base. Cette erreur peut avoir plusieurs causes parmi lesquelles, les variations de la température ou encore le vieillissement des composants du terminal. Afin de compenser cette erreur une technique très courante utilisée dans l'art antérieur appelée AFC (Automatic Frequency Contrer) consiste à garantir une synchronisation fréquentielle la plus précise possible avec la station de base courante à l'aide d'une boucle fermée qui est asservie sur une valeur de fréquence de référence. La boucle est alimentée à partir des estimations de l'erreur de fréquence mesurée sur les canaux de la liaison descendante qui sont écoutés par le mobile. Dans un terminal Type 2, avec deux cartes électroniques GSM et UMTS ayant chacune sa propre horloge, la synchronisation entre les deux cartes et entre chaque carte et la cellule courante pose un problème consistant en ce que l'AFC propre à chaque carte ne pourra jamais converger car l'une des cartes est inactive pendant une très longue période. Or, une condition pour que 11 AFC converge est précisément que le terminal puisse lire régulièrement des informations sur ces canaux. Ainsi, lorsque le mobile essayera d'effectuer des mesures sur des cellules environnantes, l'erreur en fréquence sera telle que le prélèvement de ces mesures ne pourra aboutir. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients de l'art antérieur décrits ci-dessus. Exposé de l'invention L'invention propose un terminal de communication multimode apte à effectuer des mesures, notamment de puissance de réception, à travers un réseau d'accès radio même lorsque le terminal ne communique pas à travers ce réseau. Le terminal selon l'invention comporte un premier circuit de modulation/démodulation apte à communiquer avec un premier réseau d'accès radio et au moins un deuxième circuit de modulation/démodulation apte à communiquer avec un deuxième réseau d'accès radio différent du premier réseau radio. Selon l'invention, le terminal comporte en outre un module de synchronisation muni de moyens pour déterminer un décalage fréquentiel entre le premier circuit de modulation/démodulation et le premier réseau d'accès radio et de moyens pour synchroniser le deuxième circuit de modulation/démodulation avec le deuxième réseau d'accès radio de manière à permettre audit terminal de comparer en permanence la qualité de transmission à travers les premier et deuxième réseaux d'accès radio. Pour synchroniser le deuxième circuit de modulation/démodulation avec le deuxième réseau d'accès radio, le module de synchronisation détermine le décalage fréquentiel entre le premier circuit de modulation/démodulation et le premier réseau d'accès radio et calcule le décalage fréquentiel entre les deux circuits de modulation/démodulation en fonction du décalage déterminé. Selon l'invention, le terminal comporte en outre une unité centrale destinée à sélectionner le réseau d'accès radio présentant la meilleure qualité de communication. Selon un mode de réalisation de l'invention, le module de synchronisation comporte un premier compteur destiné à compter des impulsions d'une horloge associée au premier circuit de modulation/démodulation et un deuxième compteur destiné à compter les impulsions d'une horloge associée au deuxième circuit de modulation/démodulation. Dans une première variante de réalisation, le terminal comporte une première horloge numérique reliée au premier compteur et une deuxième horloge numérique reliée au deuxième compteur. Dans une deuxième variante de réalisation, le terminal comporte une première horloge analogique commandée en tension et reliée au premier circuit de modulation/démodulation à travers un premier CNA et une deuxième horloge analogique commandée en tension et reliée au deuxième circuit de modulation/démodulation à travers un deuxième CNA. Dans une application particulière de l'invention, le premier réseau d'accès radio est le réseau d'accès GSM et le deuxième réseau d'accès radio est le réseau d'accès UMTS. L'invention concerne également un procédé d'évaluation de la qualité de transmission du terminal multimode via chacun des deux réseaux d'accès radio comportant les étapes suivantes : - mesurer un premier décalage fréquentiel entre le terminal et le réseau d'accès radio actif, - estimer un deuxième décalage fréquentiel entre le réseau d'accès radio actif et le réseau d'accès passif, - déduire un troisième décalage fréquentiel entre ledit terminal et le réseau d'accès passif à partir des premier et deuxième décalages fréquentiels, - utiliser ce troisième décalage fréquentiel pour synchroniser le terminal sur le réseau d'accès passif, - évaluer la qualité de la communication à travers le réseau passif, - comparer la qualité de la communication évaluée à l'étape précédente avec la qualité de communication à travers le réseau d'accès actif, - basculer la liaison sur le réseau d'accès radio passif si ce dernier présente une meilleure qualité de communication que le réseau d'accès actif. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation d'un module de synchronisation équipant un terminal selon l'invention, - la figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation d'un module de synchronisation équipant le terminal bimode, - la figure 3 représente un chronogramme illustrant le fonctionnement des compteurs équipant le module de synchronisation des figures 1 et 2. Exposé détaillé de modes de réalisation particuliers La description qui va suivre fera référence à un téléphone mobile bimode comportant un circuit de modulation/démodulation constitué par un premier processeur numérique du signal DSP qui effectue les tâches de modulation et démodulation lorsque le téléphone est connecté au réseau GSM, et un deuxième circuit de modulation/démodulation constitué par un deuxième processeur numérique du signal DSP qui effectue les tâches de modulation et démodulation lorsque le téléphone est connecté au réseau UMTS. En référence à la figure 1, le téléphone mobile comporte une unité centrale 2 reliée par un bus de données 4 au premier processeur numérique du signal DSP 6, au deuxième processeur numérique du signal DSP 8 et à un module de synchronisation 10. Le module de synchronisation 10 est une carte électronique permettant au téléphone mobile de se synchroniser sélectivement sur une station de base du réseau GSM ou sur une station de base du réseau UMTS. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, le module de synchronisation 10 comporte un premier compteur 12 relié à une première horloge numérique 14, et un deuxième compteur 16 relié à une deuxième horloge numérique 18. La première horloge numérique 14 est synchronisée sur le réseau GSM tandis que la deuxième horloge numérique 18 est synchronisée sur le réseau UMTS. Le module de synchronisation 10 comporte en outre un registre tampon de contrôle 19 relié à chacun des compteurs 12 et 16. Dans un deuxième mode de réalisation illustré par la figure 2, le téléphone mobile comporte une première horloge analogique 20 commandée en tension et reliée au premier circuit de modulation/démodulation 6 à travers un premier convertisseur numérique analogique 22 CNA, et une deuxième horloge analogique 24 commandée en tension et reliée au deuxième circuit de modulation/démodulation 8 à travers un deuxième convertisseur numérique analogique (CNA) 26. Comme cela a été signalé précédemment, à un instant donné, un des circuits de modulation/démodulation 6 ou 8 est actif et l'autre est inactif. Il en résulte qu'à cet instant on peut communiquer exclusivement avec le réseau associé au circuit de modulation/démodulation actif (GSM ou UMTS) tandis que le circuit de modulation/démodulation inactif peut seulement effectuer des mesures sur des cellules voisines appartenant à l'autre réseau (GSM ou UMTS). Or, une condition pour garantir une synchronisation fréquentielle la plus précise possible avec la station de base voisine est précisément que l'unité centrale 2 puisse lire régulièrement des informations sur les canaux de la liaison descendante qui sont écoutés par le mobile. Afin de réaliser cette synchronisation, le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes : - mesurer un premier décalage fréquentiel entre le circuit de modulation/démodulation actif et le réseau d'accès radio correspondant (GSM OU UMTS), - estimer un deuxième décalage fréquentiel entre les horloges des stations de base des réseaux GSM et UMTS, - calculer un troisième décalage fréquentiel entre le circuit de modulation/démodulation passif et le réseau d'accès passif en fonction des premier et deuxième décalages fréquentiels, - utiliser ce troisième décalage fréquentiel pour synchroniser le terminal sur réseau d'accès passif. Une fois cette synchronisation réalisée, il est possible d'évaluer la qualité de la communication à travers le réseau passif et de comparer la qualité de la communication mesurée avec la qualité de communication courante. Si la qualité de la communication mesurée est meilleure que la qualité de la communication à travers le réseau actif utilisé par le terminal, l'unité central 2 bascule automatiquement la liaison sur le réseau d'accès radio qui était passif. En fonctionnement, les compteurs 12, et 16 sont initialisés puis activés par une commande générée par l'unité centrale 2, puis arrêtés par cette unité centrale 2. La valeur du compteur 12 est ensuite lue et stockée dans une mémoire GSM~counter tandis que celle du compteur 18 est ensuite lue et stockée dans une mémoire UMTS counter. Si par exemple le circuit de modulation/démodulation 8 de l'UMTS est celui qui est actif et si l'on définit par AFu l'erreur de fréquence relative entre l'horloge 18 (respectivement 24) à 19,2 MHz et celle de la station de base de la cellule courante du réseau UMTS NETclock, l'erreur de fréquence entre l'horloge du circuit de modulation/démodulation 6 et l'horloge de la station de base courante notée NET~clock est calculée par l'équation : GSM-clock GSM~counter UMTS~clock ideal +AF.,, NET UMTScounter UMTSdockideat où UMTS~clock~ideal = 19, 2 MHz. Si au contraire, le circuit de modulation/démodulation 6 du GSM est celui qui est actif et si l'on définit par AFG l'erreur de fréquence relative entre l'horloge 14 respectivement 20) à 13 MHz et celle de la station de base de la cellule courante du réseau GSM NET~clock, l'erreur de fréquence entre l'horloge du circuit de modulation/démodulation 8 et l'horloge de la station de base courante notée NET~clock est calculée par l'équation : UMTS dock UMTS counter GSM clock ideal+AE.,, ------=-----=------=------x----=----=--------LL [2] NET clock GSM counter GSM clock ideal où GSMclockideal = 13 MHz. Les équations [1] et [2] permettent ainsi de déduire le décalage temporel entre la station de base du réseau actif et le circuit de modulation/démodulation passif. Connaissant le décalage temporel entre les stations de base des deux réseaux d'accès radio, on en déduit le décalage entre la station de base du réseau passif et le circuit de modulation/démodulation correspondant. Estimation de la durée du temps de calibrage La figure 3 illustre la méthode utilisée pour estimer la durée de calibrage. La période Tcal pendant laquelle les deux compteurs sont activés est estimée par l'unité centrale 2 en fonction de la précision AF souhaitée. Cette estimation est réalisée en considérant l'horloge à 13 MHz, la plus lente, comme l'horloge maître et l'horloge à 19,2 MHz, la plus rapide, comme l'horloge esclave . En notant AT,,,,, la dérive temporelle maximale possible pendant la période de calibrage T,,,,, l'horloge à 19,2 MHz commence à compter à partir du front de montée de la première impulsion de l'horloge à 13 MHz et s'arrête avec le front de montée de la dernière impulsion comme schématisé à la figure 3. Ces paramètres satisfont l'équation suivante : Etant donné que la résolution des compteurs est égale à la période de l'horloge la plus rapide, c'est- à-dire celle à 19,2 MHz, la dérive temporelle maximale qui peut être tolérée est Typiquement, en fixant une marge d'une période d'horloge supplémentaire, la dérive temporelle maximale est alors ATmax = 2/19,2 MHz. Enfin, suivant les spécifications techniques de l'UMTS et du GSM, la précision fréquentielle AF ne doit pas dépasser 0,1 ppm. Il en résulte que le temps de calibrage peut être estimé à partir de l'expression : Autrement dit, les compteurs 12 et 16 doivent être actifs pendant une période de 13,52 millions de cycles d'horloge à 13 MHz pour garantir une précision fréquentielle de 0,1 ppm. Taille des compteurs La taille des compteurs est choisie en fonction du temps pendant lequel le calibrage est fait. Ainsi, dans l'exemple précédent, le compteur GSM 12 doit être capable de compter 13,52 millions de cycles d'horloge à 13 MHz, ce qui est possible avec un compteur de taille 24 bits. D'une manière similaire, le compteur UMTS 16 doit être capable de compter 19,968 millions de cycles d'horloge à 19,2 MHz sur une durée de 1,04 s, ce qui est possible avec un compteur de taille 25 bits. Périodicité pour effectuer le calibrage La procédure de calibrage doit avoir lieu avec anticipation, préalablement au prélèvement de mesures par le circuit de modulation/démodulation inactif sur les cellules voisines. Dans l'exemple précédent, il faut que le calibrage soit fait au moins 1, 04 s avant que les mesures sur les cellules voisines n'aient lieu. REVENDICATIONS 1. Terminal de communication multimode comportant un premier circuit de modulation/démodulation (6) apte à communiquer avec un premier réseau d'accès radio et au moins un deuxième circuit de modulation/démodulation (8) apte à communiquer avec un deuxième réseau d'accès radio différent du premier réseau d'accès radio, caractérisé en ce qu'il comporte un module de synchronisation (10) comportant des moyens pour déterminer un décalage fréquentiel entre le premier circuit de modulation/démodulation (6) et le premier réseau d'accès radio et de moyen pour synchroniser le deuxième circuit de modulation/démodulation (8) avec le deuxième réseau d'accès radio de manière à permettre audit terminal de comparer en permanence la qualité de transmission à travers le premier et le deuxième réseau d'accès radio. 2. Terminal selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une unité centrale (2), destinée à sélectionner le réseau d'accès radio présentant la meilleure qualité de communication. 3. Terminal selon la revendication 2, caractérisé en ce que le module de synchronisation (10) comporte un premier compteur (12) destiné à compter les impulsions d'une horloge associée au premier circuit de modulation/démodulation (6) et un deuxième compteur (16) destiné à compter les impulsions d'une horloge associée au deuxième circuit de modulation/démodulation (8). 4. Terminal selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce le module de synchronisation (10) détermine le décalage fréquentiel entre l'un des deux circuits de modulation/démodulation (6,8) et le réseau d'accès radio correspondant à ce circuit et calcule le décalage fréquentiel entre les deux circuits de modulation/démodulation (6,8) en fonction du décalage déterminé. 5. Terminal selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une première horloge numérique (14) reliée au premier compteur (12) et une deuxième horloge numérique (18) reliée au deuxième compteur (16). 6. Terminal selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une première horloge analogique (20) commandée en tension reliée au premier circuit de modulation/démodulation (6) à travers un premier CNA (22) et une deuxième horloge analogique (24) commandée en tension reliée au deuxième circuit de modulation/démodulation (8) à travers un deuxième CNA (26). 7. Terminal selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier réseau d'accès radio est le réseau d'accès GSM et le deuxième réseau d'accès radio est le réseau d'accès UMTS. 8. Procédé d'évaluation de la qualité de transmission d'un terminal multimode via au moins deux réseaux d'accès radio distincts, soit un premier réseau d'accès radio actif et un deuxième réseau d'accès radio passif, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - mesurer un premier décalage fréquentiel entre le terminal et le réseau d'accès radio actif, - estimer un deuxième décalage fréquentiel entre le réseau d'accès radio actif et le réseau d'accès passif, - calculer un troisième décalage fréquentiel entre ledit terminal et le réseau d'accès passif en fonction des premier et deuxième décalages fréquentiels, - utiliser ce troisième décalage fréquentiel pour synchroniser le terminal sur le réseau d'accès passif, - évaluer la qualité de la communication à travers le réseau passif, - comparer la qualité de la communication à travers le réseau passif mesurée avec la qualité de communication à travers le réseau actif, - basculer sur le réseau d'accès radio passif si ce dernier présente une meilleure qualité de communication que le réseau d'accès actif. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier réseau d'accès radio est le réseau d'accès GSM (respectivement UMTS) et le deuxième réseau d'accès radio est le réseau d'accès UMTS (respectivement GSM).