(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と通信をしているデュアルバンド型携帯電話におけるネットワーク間の時間基準同期方法において、
前記基地局に対する前記携帯電話の距離の変化率を検出するステップと、
前記変化率を基にドップラ偏移の補正値を算出するステップと、
前記補正値を、前記携帯電話が第１の系のネットワークで動作している時に第２の系の時間基準との同期を計算するために用いるステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記変化率を検出するステップは、前記携帯電話における距離信号の変化を検出するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項３】
基地局と通信をしているデュアルバンド型携帯電話におけるネットワーク間の時間基準同期装置において、
前記基地局に対する前記携帯電話の距離の変化率を検出する手段と、
前記変化率を基にドップラ偏移の補正値を算出する手段と、
前記補正値を、前記携帯電話が第１の系のネットワークで動作している時に第２の系の時間基準との同期を計算するために用いる手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記変化率を検出する手段は、前記携帯電話における距離信号の変化を検出する手段を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＳＭ(Global System for Mobile Communications)のネットワーク及びＵＭＴＳ(Universal Mobile Transmission Standard)のネットワークで通信を行うことが可能なデュアルバンド型のＧＳＭ携帯電話において、ドップラ偏移により生じたエラーを補正する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
欧州における殆どの携帯電話は、ＧＳＭ伝送規格により動作を行う。しかしながら、次世代の携帯電話及び携帯通信装置は、ＵＭＴＳを採用する。ＧＳＭ方式からＵＭＴＳ方式への過渡期においては、携帯電話は、これらの両方式で動作することが必要であり、このような状況は広く一般に幾分の期間続くであろう。
【０００３】
携帯電話は、ＧＳＭモード及びＵＭＴＳモードの双方において正常に動作するためには、これらの２つのモードのクロックが変換可能でなくてはならない。すなわち、携帯電話は、ＵＭＴＳネットワークで用いられている時にＧＳＭネットワークの同期を失うことがあってはならず、また、ＧＳＭネットワークで用いられている時にＵＭＴＳネットワークの同期を失うことがあってはならない。
【０００４】
携帯電話が通話中でない時には、両ネットワークにおける同期のための必要な測定を行うための十分な時間があるため、上記のことは問題とならない。
【０００５】
携帯電話がＵＭＴＳネットワークで通話中である時は、その電話及びその電話と通信中の基地局との間の伝送ギャップを生じさせるためのコマンドがあるので、ＵＭＴＳクロックに同期することについて特に問題はない。ここで、伝送ギャップとは、パイロットシンボルを利用した時間多重化による差分のことである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯電話がＧＳＭネットワークで通話中である時は、ＵＭＴＳネットワークとの間でクロック測定における同期を確立するために確保できる唯一の時間は、それぞれの長さが１ＧＳＭフレームであり約１２０ミリ秒離間している複数のアイドル時間である。ＵＭＴＳと同期をとるための測定のうちのいくつかは、１２０ミリ秒より多くの時間を要し、従って、その測定を２以上のアイドル時間に分割しなければならない。そのような測定を成功して完了するためには、携帯電話は、最初のＧＳＭアイドル時間に確立したＵＭＴＳのフレームタイミングの追跡を次のＧＳＭアイドル時間まで保持しなければならない。この保持のために要求される精度は、ＵＭＴＳデコーダの窓サイズに依存する。窓サイズは、処理のために要求される電力並びにデコーダのコスト及び消費電力に直接関連するので、コスト及び消費電力を最小にするために、窓サイズを可能な限り小さくする必要がある。従って、コストと消費電力への関心は、ＵＭＴＳクロックとの同期を精度良く維持するための要求に対して不利に作用することとなる。このような場合、ＵＭＴＳの動作を計時するために入手できる唯一のクロックはＧＳＭクロックである。このことは、ＵＭＴＳシステム及び変動の大きさに対し明らかに変化する。そして、同期を達成するために要求される窓サイズは、以下の２つの要因に依存する。
【０００７】
１．ＵＭＴＳ基地局におけるＵＭＴＳネットワークのクロックとＧＳＭ基地局におけるＧＳＭネットワークのクロックとの間の差違。
２．ＧＳＭ基地局に対する携帯電話の動きにより生ずるＧＳＭ信号内のドップラ偏移。携帯電話があるネットワークに保留接続している時には、携帯電話は、携帯電話の局所クロックをそのネットワークからの信号を観測するために自動的にロックする。携帯電話が動いていると、これらの信号はドップラ偏移する。ＵＭＴＳ基地局は必ずしもＧＳＭ基地局と同一の位置に在るとは限らないので、ドップラ偏移により、ＵＭＴＳの時間基準の計算に誤りが発生する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＧＳＭ信号内のドップラ偏移を補正してＵＭＴＳの時間基準を正しく算出することを可能とする方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、基地局と通信をしているデュアルバンド型携帯電話におけるネットワーク間の時間基準同期方法において、前記基地局に対する前記携帯電話の距離の変化率を検出するステップと、前記変化率を基にドップラ偏移の補正値を算出するステップと、前記補正値を、前記携帯電話が第１の系のネットワークで動作している時に第２の系の時間基準との同期を計算するために用いるステップと、を備えることを特徴とする方法が提供される。
【００１１】
第１の観点による方法において、前記変化率を検出するステップは、前記携帯電話における距離信号の変化を検出するステップを備えていてもよい。
【００１２】
本発明の第２の観点によれば、基地局と通信をしているデュアルバンド型携帯電話におけるネットワーク間の時間基準同期装置において、前記基地局に対する前記携帯電話の距離の変化率を検出する手段と、前記変化率を基にドップラ偏移の補正値を算出する手段と、前記補正値を、前記携帯電話が第１の系のネットワークで動作している時に第２の系の時間基準との同期を計算するために用いる手段と、を備えることを特徴とする装置が提供される。
【００１４】
第２の観点による装置において、前記変化率を検出する手段は、前記携帯電話における距離信号の変化を検出する手段を備えていてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
明らかに上記の第１の要因に関しては、携帯電話内においてなす術はない。しかしながら、携帯電話の移動により生じたＧＳＭ信号内のドップラ偏移を補正することが可能であることを本発明者は見出した。
【００１７】
ドップラ偏移は、送信装置と受信装置が相互に離れる方向又は近づく方向に移動する時に、無線信号に発生する。周波数偏移は、この移動の結果として生じ、移動速度に関連する。しかしながら、移動方向のうち送信装置と受信装置を結んだ軸に沿った方向の成分のみが重要である。すなわち、ドップラ偏移の原因となるのは、送信装置と受信装置との間の距離の変化率である。
【００１８】
ＧＳＭシステムは時間領域多重アクセス無線システムである。セルラーネットワークのある特定の基地局と通信を行っている全ての携帯電話からの信号が正しい時間整列をもって到来することを保証するために、基地局は「タイミング・アドバンス(timing advance)」（以下、「ＴＡ」という。）として知られている信号を各携帯電話に送信する。ＴＡとは、携帯電話と基地局との間の距離のおおよその測定値を表す。ＴＡは、約５５０メータの分解能を有する。従って、携帯電話における現在のＴＡの値は、携帯電話と基地局との間の距離に関連する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態によるＧＳＭ携帯電話においてドップラ偏移により生じたエラーを補正する装置を示すブロック図である。
【００２０】
図２は、図１に示す装置により、ＴＡデータの変化を検出するために携帯電話により行われる処理を示す。
【００２１】
ステップＳ２において、コントローラ１０４は、携帯電話の位置に基づいた現在のＴＡ値を記録し、タイマ１０５をゼロから開始する。ＴＡ値はコントローラ１０４が、ＧＳＭ系１０１内のＴＡ部１０２からアクセスする。所定の期間が経過した後、ステップＳ４において、コントローラ１０４は、ＴＡ値が変化したか否を調べる。もし、ＴＡ値が変化していなければ、コントローラ１０４は、もう一度ＴＡ値が変化したか否かを調べる前に、ステップＳ６における待機を含むループに入る。もし、ＴＡ値が変化していれば、コントローラ１０４は、ステップＳ８において、タイマ１０５に累積されている値を時間レジスタ１０７に格納し、ＴＡ値の変化方向を方向レジスタ１０６に格納する。ＴＡ値の変化方向は、携帯電話が基地局に向かう方向に移動しているか又は離れる方向に移動しているかにより増加方向又は減少方向を示す。
【００２２】
コントローラ１０４は、ステップＳ８からステップＳ２に戻り、現在のＴＡ値を記録してタイマ１０５をゼロから開始する動作を再開する。
【００２３】
図３は、図２の処理により得られた情報等がどのようにして用いられるかを示す。まず、セレクタ１０８は、ステップＳ１０で、時間レジスタ１０７に格納されているタイマ値を読出し、ステップＳ１２で、タイマ１０５から現在のタイマ値を読み出す。セレクタ１０８は、ステップＳ１４で、これらの値を比較し、これらの値のうち大きい方を選択する。図４に示すように、携帯電話が基地局に対して相対的に一定速度で移動しているときには、大きい方の値は通常は時間レジスタ１０７に格納されているタイマ値となる。ただし、大きい方の値がタイマ１０５から読み出した現在のタイマ値である場合も生じる。図５に示すように、携帯電話が基地局に離れる方向に加速しているときには、大きい方の値は通常は時間レジスタ１０７に格納されているタイマ値となる。ただし、大きい方の値がタイマ１０５から読み出した現在のタイマ値である場合も生じる。図６に示すように、携帯電話が減速しているときには、大きい方の値はタイマ１０５から読み出した現在のタイマ値である場合が多い。図７に示すように、携帯電話が動いていないときには、大きい方の値はタイマ１０５から読み出した現在のタイマ値である場合が多い。
【００２４】
速度計算器１０９は、ステップＳ１６で、選択されたタイマ値とＴＡ値を用いて、次式により、基地局に対する相対的な携帯電話の速度を計算する。
【００２５】
速度＝（ＴＡ２−ＴＡ１）／選択されたタイマ値
ドップラ補正計算器１１０は、ステップＳ１８で、速度、ＴＡ変化の方向（増加又は減少）及び最後に時間基準の同期が時間基準同期部１０３により行われてからの経過時間を基にドップラ補正値を計算する。
【００２６】
ステップＳ２０で、時間基準計算器１１１は、このドップラ補正値を適用してＵＭＴＳの時間基準を計算する。
【００２７】
ＵＭＴＳシステムのための補正値がＧＳＭ同期に基づいて計算されている時に、ＧＳＭ同期が最初にＧＳＭ基地局との間で確立される。局部参照クロックが始動してから始まるＧＳＭフレーム等をカウントするタイマが動作を開始する。このタイマは、現在のマルチフレーム番号、フレーム番号、スロット番号及び１／４ビット番号を示す。このタイマは、また、ＧＳＭに対して何かを行わなければならない時に、現在のマルチフレーム番号、フレーム番号、スロット番号及び１／４ビット番号を携帯電話にも知らせる。局部参照クロックは、受信したＧＳＭ周波数に追従する。ＧＳＭ上で活動がない時には、携帯電話は、ＵＭＴＳ基地局との同期を動作させる。これの同期は、最初にＵＭＴＳの現在のマルチフレーム番号、フレーム番号、スロット番号及びチップ番号を与えるフレームカウンタを起動することにより始まる。このカウンタは、局部参照クロックにより動作する。しかしながら、その局部参照クロックは、ＧＳＭネットワークにロックしており、従って、それが移動している携帯電話のためにＵＭＴＳ動作を行うこととなった時にチップカウンタフィールドにおいてエラーを生ずる。従って、さもなければ必要とされるよりも、より広い窓が要求される。
【００２８】
ＵＭＴＳフレームカウンタ及びＧＳＭフレームカウンタの双方は、無線インターフェース動作がそれぞれのネットワークで生じている時にはいつでも、自動的に補正される。ドップラ偏移の補正は、ＵＭＴＳフレームカウンタの最後のフィールドに対する補正となる。補正値は、ドップラ偏移、最後のＵＭＴＳ動作が行われてからの時間及びカウンタ自身の分解能の積である。
【００２９】
【発明の効果】
従って、ＧＳＭドップラ効果は、ＴＡ値の変化率を測定し、この変化率をＵＭＴＳ時間基準を計算する時に適用されるべき補正因子に変換することにより補正される。従って、ＵＭＴＳ時間基準に作用するＧＳＭドップラ効果を、システム内に既に存在する情報を用いることにより、削減することが可能となる。
【００３０】
好ましい実施形態において、要求される窓サイズは、ＵＭＴＳデコーダにおける±２サンプルから±１サンプルに減少できる。この減少は、動作電力を４０％削減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるＧＳＭ携帯電話においてドップラ偏移により生じたエラーを補正する装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置により行われる携帯電話がドップラ偏移によるエラーを補正するための情報を収集する方法を示すフローチャートである。
【図３】図１の装置により行われるドップラ偏移によるエラーを補正する方法を示すフローチャトである。
【図４】携帯電話が基地局に対して相対的に一定速度で移動しているときのタイマ出力の値と時間レジスタ出力の値を示す図である。
【図５】携帯電話が基地局に離れる方向に加速しているときのタイマ出力の値と時間レジスタ出力の値を示す図である。
【図６】携帯電話が減速しているときのタイマ出力の値と時間レジスタ出力の値を示す図である。
【図７】携帯電話が動いていないときのタイマ出力の値と時間レジスタ出力の値を示す図である。
【符号の説明】
１０１  ＧＳＭ系
１０２  ＴＡ部
１０３  時間基準同期部
１０４  コントローラ
１０５  タイマ
１０６  方向レジスタ
１０７  時間レジスタ
１０８  セレクタ
１０９  速度計算器
１１０  ドップラ補正計算器
１１１  時間基準計算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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