CN1395434A - 用于估计能够使用两个不同无线网络的一个移动无线系统的频率不稳定性的一个方法与系统 - Google Patents

Abstract

一个方法，用于估计在能够使用一第一特定频率通过一第一移动无线网络的一个移动无线系统的一部分和能够使用一第二特定频率通过一第二移动无线网络的相同移动无线系统的另一部分之间的相对频率不稳定性，在这个方法中，所述移动无线系统的每一个部分具有一个时钟，从这个时钟推导出特定的频率，并且通过测量从时刻t开始的一个持续时间窗口T内每一个时钟的脉冲数目来估计不稳定性。这个方法包括下面的步骤，并且时间窗口T进行滑动：a)在n个中间时刻t+(T/n)，t+(2T/n)，…，t+(nT/n)测量每一个时钟的脉冲数目，其中n是一个正整数，b)将这样获得的时钟脉冲数目保存在存储器中，c)在时刻t+T从被保存在存储器中的时钟脉冲数目计算出相对频率不稳定性。

Description

用于估计能够使用两个不同无线网络的一个 移动无线系统的频率不稳定性的一个方法与系统

技术领域

本发明涉及用于估计在能够使用在一第一特定频率上的一第一移动无线网络的一个移动无线系统的一部分和能够使用在一第二特定频率上的一第二移动无线网络的相同移动无线系统的另一部分之间的相对频率不稳定性的一个方法。

背景技术

本发明的领域是移动无线技术领域。

目前，大部分移动无线呼叫是通过一单个网络，例如GSM网络，而被发送的。现在，出现了新一代的网络，例如UMTS网络，这个UMTS网络与现有网络并存，但愿这只是在一个过渡时期并存。

能够使用相同的移动无线系统，例如相同的移动电话机，来使用两个不同的发送模式，即通过两个不同的网络来进行通信是必要的。GSM和UMTS网络在这以后被用作示例，但是本发明可以同等地应用到其它的网络。

一个移动无线网络包括基站，这些基站能够在一个特定频带上向其覆盖区域内的移动电话机进行发送和从其进行接收。

通过两个不同的网络来进行通信包括作为在移动电话机位于其覆盖区域内的GSM或者UMTS基站的一个特别功能，能够通过GSM网络或者UMTS网络进行可交换地通信，并且也包括能够通过GSM网络来发起一个呼叫并且通过UMTS网络来继续这个呼叫，例如，因为移动台已经从一个GSM基站的覆盖区域移动到一个UMTS基站的覆盖区域。

为了使这成为可能，移动电话机必须在所有的时间内被同步到GSM网络和被同步到UMTS网络。同步包括时间同步，这包括知道GSM网络上的时间和知道UMTS网络上的时间，并且也包括频率同步。

这个发明描述的剩余部分涉及频率同步。

基站和移动电话机包括一个石英晶体钟，从这个晶体钟可以得到通信频率。

频率同步使得需要知道在一个呼叫中被使用的不同时钟频率的、由于影响时钟的漂移而导致的相对不稳定性。

图1示意图性地显示了带两个网络的一个移动无线系统。它包括一个GSM基站1，一个UMTS基站2，和具有GSM部分31和一个UMTS部分32的一个移动电话机3。

在使用GSM网络和UMTS网络的一个呼叫中使用了4个频率：GSM基站1的频率f_GSMBase，UMTS基站2的频率f_UMTSBase，移动电话机GSM部分31的频率f_GSMMobile，移动电话机的UMTS部分32的频率f_UMTSMobile。

关于这些频率的某些不稳定性是可以被容忍的，这使一个需要的服务质量可以被维持：

-就基站频率来说，GSM建议05.10 V6.3.0段落5.10规定在标称GSM频率和频率f_GSMBase之间的相对差异d_GSM必须不超过0.05ppm(百万分之一的部分)，并且类似地规定了在标称UMTS频率和频率f_UMTSBase之间的相对差异d_UMTS：

|d_GSM|＜0.5ppm和|d_UMTS|＜0.5ppm

作为这个的一个结果，与GSM基站1和UMTS基站2的频率相关的不稳定性或者容忍度ΔBase必须不超过0.1ppm：

|ΔBase|＜0.1ppm，其中 $\mathrm{\ΔBase}=\frac{f_{\mathrm{GSMBase}}-f_{\mathrm{GSMnom}}}{f_{\mathrm{GSMnom}}}+\frac{f_{\mathrm{UMTSnom}}-f_{\mathrm{UMTSBase}}}{f_{\mathrm{UMTSnom}}}$

-另外，如果一个呼叫是在UMTS基站2和移动电话机3之间建立的，在这个情形下，是在移动电话机UMTS部分32和UMTS基站2之间建立的，就可以测量在频率f_UMTSBase和频率f_UMTSMobile之间的相对不稳定性ΔUMTS，并且可以用下面的方程来表示： $\mathrm{\ΔUMTS}=\frac{f_{\mathrm{UMTSBase}}-f_{\mathrm{UMTSMobile}}}{f_{\mathrm{UMTSnom}}}$

-如果没有在GSM基站1和移动电话机3(在这个情形下，是移动电话机的GSM部分31)之间建立呼叫的话，就不能够预先知道与频率f_GSMBase和频率f_GSMMobile相应的相对不稳定性ΔGSM，并且可以用下面的方程来表示： $\mathrm{\ΔGSM}=\frac{f_{\mathrm{GSMMobile}}-f_{\mathrm{GSMBase}}}{f_{\mathrm{GSMnom}}}$

-类似地，如果ΔMobile表示与频率f_UMTSMobilee和频率f_GSMMobile相关的相对不稳定性，ΔMobile可以用下面的方程来表示： $\mathrm{\ΔMobile}=\frac{f_{\mathrm{UMTSMobile}}-f_{\mathrm{UMSTnom}}}{f_{\mathrm{UMTSnom}}}-\frac{f_{\mathrm{GSMnom}}-f_{\mathrm{GSMMobile}}}{f_{\mathrm{GSMnom}}}$

另外：ΔBase+ΔUMTS+ΔMobile+ΔGSM＝0

问题是如何估计不稳定性ΔGSM，以准备在呼叫刚开始的时刻就通过GSM网络来进行通信。

通过建立一个GSM呼叫来测量不稳定性ΔGSM的一个方法是需要很长时间的，并且会对其它呼叫产生干扰直到不稳定性ΔGSM被测量完。

ΔBase是有限的，并且ΔUMTS是已知的，本发明的一个目的是计算ΔMobile来决定ΔGSM。

频率f_UMTSMobilee和频率f_GSMMobile分别是从UMTS部分32的时钟和GSM部分31的时钟中推导出来的，其信号被显示在图2中。作为这个的一个结果，在这两个电话机时钟之间的任何频率偏移将促使移动电话机产生与不稳定性ΔM0bile相应的一个频率漂移。

传统地，这个漂移是通过计数器的方法来被计算出来的，即，通过从一个时刻t开始、在持续时间为T的一特定时间窗口内、对部分31的时钟脉冲的数目N_UMTS和部分32的时钟脉冲的数目N_GSM进行计数而实现的。为保证数目N_UMTS和N_GSM足够准确而需要的持续时间T一般是1秒的数量级。根据某些计算，T＝1.04S。

如果GSM部分31的时钟的频率和UMTS部分32的时钟的频率都没有发生偏移，并且所以这些频率分别是等于13MHz和19.2MHz的，那么比例N_UMTS/N_GSM是固定的；并且可以准确地是： $\frac{N_{\mathrm{UMTS}}}{N_{\mathrm{GSM}}}=\frac{f_{\mathrm{UMTSMobile}}}{f_{\mathrm{GSMMobile}}}$

如果在其中的任何一个时钟上发生了频率偏移，所以相应的频率发生了偏移，然后： $\frac{N_{\mathrm{UMTS}}}{N_{\mathrm{GSM}}}=\frac{f_{\mathrm{UMTSMobile}}}{f_{\mathrm{GSMMobile}}}+\mathrm{\Δ}$

与在移动电话机两个时钟之间的已有频率偏移相关的项Δ是需要的ΔMobile。通过刚才所描述的计数器方法可以获得这个频率偏移。

但是，从一个移动无线呼叫的时间角度来说，在其间内测量脉冲数目N_UMTS和N_GSM的时间1.04s是非常长的。

另外，每隔1.04sΔMobile的测量值的当前可使用性是不足够的。

这是因为在测量过程期间ΔMobile改变了，特别地，是作为一个温度，湿度，供电电压，周围的电子环境，等等的一个函数而发生了改变：所以，比每隔1.04s的频率更频繁地频率，即，以中等的时间，例如每隔0.5s，如在GSM网络中的，来决定ΔMobile是有用的。

本发明的目的是提出估计频率不稳定性的一个方法，来通过以中等的时间来同时测量在空间上更靠近的GSM和UMTS计数器，并且将所获得的结果并存在存储器中，而改进不稳定性测量的可使用性。

另外，测量值ΔMobile的准确性是不足够的。

在最后的分析中，测量的结果不超过时间T内的平均值，而所需要的是在一个给定时刻t的结果。

这个问题被图3所显示的一个示例所描述。

测量在时刻t_DM开始，并且在时刻t_FM结束，即1.04s后。线性变化的一个不稳定性ΔMobile(或者ΔM)作为一个示例被显示，但是这并不总是这样的。通过计数器方法所测量的不稳定性ΔM_M不是所需要的不稳定性ΔM1而是平均不稳定性，即，ΔM0+(ΔM-ΔM0)/2。

本发明的目的是提供一个频率不稳定性估计方法，它能够改进从ΔMobile的变化而测量的ΔMobile的准确性。

发明内容

本发明提供了一个方法来估计在能够使用在一第一特定频率上的一第一移动无线网络的一个移动无线系统的一部分和能够使用在一第二特定频率上的一第二移动无线网络的相同移动无线系统的另一部分之间的相对频率不稳定性，在这个方法中，移动无线系统的每一个部分具有一个时钟，从这个时钟推导出特定的频率，并且通过测量从时刻t开始的一个持续时间窗口T内每一个时钟的脉冲数目来估计不稳定性，并且这个方法包括下面的步骤：

    a)在n个中间时刻t+(T/n)，t+(2T/n)，...，t+(nT/n)测量每一个

时钟的脉冲数目，其中n是一个正整数，

    b)将这样获得的时钟脉冲数目保存在存储器中，

    c)在时刻t+T从被保存在存储器中的时钟脉冲数目计算出

相对频率不稳定性，和

    d)在时刻t’迭代执行步骤a)和b)，其中在两个连续的时刻t’

之间的差异比T小，并且持续时间窗口T进行滑动来获得任何时

刻t’的不稳定性。

根据本发明的一个特征，在两个连续时刻t’之间的差异是T/n的数量级。

在中间时刻测量脉冲数目的持续时间优选是T/n的数量级。

根据本发明的另一个特征，持续时间窗口T包括一个相对频率不稳定性误差，并且步骤c)进一步包括下面的步骤：

-从在中间时刻被测量的、被保存在存储器中的时钟脉冲数目来估计在时间窗口T内的不稳定性的变化，

-从这个变化计算出不稳定性误差，和

-作为这个误差的函数来纠正不稳定性。

T可以是1秒的数量级。

所获得的时钟脉冲数目的测量优选是用内插来完成的。

本发明也提供了一个移动无线系统，它具有能够使用一第一特定频率通过一第一移动无线网络来进行通信的一第一部分和能够使用一第二特定频率上通过一第二移动无线网络来进行通信的另一部分，在这个系统中，每一个部分具有能够从其中推导出特定频率的一个时钟，并且这个系统进一步包括用于测量每一个时钟的脉冲数目的一个系统和包括带实现上面所描述的一个方法的一个程序的一个程序存储器。

本发明进一步提供了一个移动无线系统，它具有能够使用一第一特定频率通过一第一移动无线网络来进行通信的一第一部分和能够使用一第二特定频率上通过一第二移动无线网络来进行通信的另一部分，在这个系统中，每一个部分具有能够从其中推导出特定频率的一个时钟，并且这个系统进一步包括用于在一个时刻t开始的持续时间窗口T内测量每一个时钟的脉冲数目的一个系统，一个计算单元，和用于保存在中间时刻t+(T/n)，t+(2T/n)，...，t+(nT/n)测量的时钟的脉冲数目的一个存储器。

在本发明的一个实施方式中，这个存储器是一个FIFO存储器。

优选地，这个系统进一步包括用于估计从这个持续时间窗口T产生的误差的一个单元。

从下面的描述中，可以很清楚本发明的其它特征和优点，下面的描述参考了不具限制性的示例并且参考了附图。

附图说明

图1，已经被描述，示意图性地显示了带两个网络的一个移动无线系统。

图2，已经被描述，示意图性地显示了能够通过两个移动无线网络进行通信的一个移动无线系统的两个部分的时钟信号。

图3，已经被描述，示意图性地显示了在一个线性不稳定性ΔMobile的情形下，ΔMobile测量值的不准确性。

图4示意图性地显示了被引入到移动无线系统中、以改进根据本发明而测量的ΔMobile值的精度和可使用性的部件。

具体实施方式

以后，通过一个移动无线系统的示例来考虑和描述一个移动电话机。

如图4中所显示的，传统地，是通过一个GSM和UMTS计数器301和用于通过上面所描述的计数器方法来计算不稳定性的单元302来获得数目N_UMTS和N_GSM：在单元302的输出获得值ΔM0+(ΔM-ΔM0)/2。

本发明也在n个中间时刻来对时钟脉冲进行计数，其中n是一个正整数，即在时刻t+(T/n)，t+(2T/n)，...，t+(nT/n)。在一个持续时间d期间内测量这些脉冲数目中的每一个N_UMTS1，N_UMTS2，…，N_UMTSn，和N_GSM1，N_GSM2，…，N_GSMn。持续时间d可以等于T/n，但是各中间时刻之间可以不同。

在每一个中间时刻所获得的脉冲数目被保存在一个存储器303中，这个存储器303可以是被集成到移动电话机3中的一个先进先出(FIFO)栈：在开始的测量时刻t_DM时测量的、和这样与ΔM0相应的脉冲数目N_UMTS1，和N_GSM1是在栈303的底部，在测量时刻t_DM+(T/n)开始时测量的脉冲数目N_UMTS2，和N_GSM2与栈的下一个元素相应，类推，并且在结束的测量时刻t_FM开始时测量的、和这样与ΔM1相应的脉冲数目N_UMTSn，和N_GSMn是在栈303的顶部。

可以从在这些中间时刻测量的测量值来决定出ΔMobile的变化；虽然在一个时间T/n内产生的每一个测量值比在通过前面所描述的计数器方法在一个时间T内测量的不准确，所获得的准确性却足够来决定ΔMobile的变化。

在时间T内引入的误差可以被使用该领域内技术人员众所周知的任何方法来进行估计，例如，通过计算从被保存在存储器303中的所有测量值、使用一个误差估计器单元304来获得的这个曲线对时间的平均漂移来进行。下面的值是在单元304的输出来获得的：(ΔM-ΔM0)/2。

通过将在单元302的输出获得的值ΔM0+(ΔM-ΔM0)/2增加到在单元304的输出来获得的值(ΔM-ΔM0)/2，就可以获得ΔM1，即一个更准确的测量。

更多的是，知道被测量值的变化可以通过在时刻t+(T/n)，...，t+(T)进行的测量之间进行测量值的内插来进行估计，例如，如果一个移动无线呼叫在这些时间被接收的话。这增加了测量的可使用性，因为然后可以连续地获得测量。

在实际测量外，即在测量时间结束后的时刻，被执行的这些测量的测量值可以使用相同的方式来被预测。

可以在一个时间窗口T内进行前面的测量。

为了改进测量的可使用性，通过时间窗口T进行滑动并且具有与所需测量频率相应的一个间隔，例如，与T/n相等的一个间隔，前面的测量和计算可以被迭代。

根据本发明的这个方法可以使用硬件来被实现，例如将单元303和304集成到移动电话机3中，或者使用软件来实现。传统地，移动电话机包括带移动电话机的操作软件的一个程序存储器；然后，在这个软件中包括一个子例程来实现根据本发明的方法就足够了。

Claims (10)

1、一个方法，用于估计在能够使用一第一特定频率通过一第一移动无线网络的一个移动无线系统的一部分和能够使用一第二特定频率通过一第二移动无线网络的相同移动无线系统的另一部分之间的相对频率不稳定性，在这个方法中，所述移动无线系统的每一个部分都具有一个可以得到所述特定频率的时钟，并且通过测量从时刻t开始的一个持续时间窗口T内所述每一个时钟的脉冲数目来估计所述不稳定性，并且这个方法包括下面的步骤：

    a)在n个中间时刻t+(T/n)，t+(2T/n)，...，t+(nT/n)测量所述每

一个时钟的脉冲数目，其中n是一个正整数，

    b)将这样获得的时钟脉冲数目保存在存储器中，

    c)在时刻t+T从被保存在存储器中的所述时钟脉冲数目计

算出相对频率不稳定性，和

    d)在时刻t’迭代执行步骤a)和b)，其中在两个连续的时刻t’

之间的差异比T小，并且所述持续时间窗口T进行滑动来获得任

何时刻t’的所述不稳定性。

2、如权利要求1的这个方法，其中在两个连续时刻t’之间的差异是T/n的数量级。

3、如权利要求1的这个方法，其中在所述中间时刻测量所述脉冲数目的持续时间优选是T/n的数量级。

4、如权利要求1的这个方法，其中所述持续时间窗口T包括一个相对频率不稳定性误差，并且所述步骤c)进一步包括下面的步骤：

-从在所述中间时刻被测量的、被保存在存储器中的所述时钟脉冲数目来估计在所述时间窗口T内的所述不稳定性的变化，

-从所述变化计算出所述不稳定性误差，和

-作为所述误差的函数来纠正所述不稳定性。

5、如权利要求1的这个方法，其中T可以是1秒的数量级。

6、如权利要求1的这个方法，其中所获得的所述时钟脉冲数目的测量是用内插来完成的。

7、一个移动无线系统，它具有能够使用一第一特定频率通过一第一移动无线网络来进行通信的一第一部分和能够使用一第二特定频率上通过一第二移动无线网络来进行通信的另一部分，在这个系统中，每一个部分具有能够从其中得到所述特定频率的一个时钟，并且这个系统进一步包括用于测量所述每一个时钟的脉冲数目的一个系统和包括带实现如前面任何一个权利要求的一个方法的一个程序的一个程序存储器。

8、一个移动无线系统，它具有能够使用一第一特定频率通过一第一移动无线网络来进行通信的一第一部分和能够使用一第二特定频率上通过一第二移动无线网络来进行通信的另一部分，在这个系统中，每一个部分具有能够从其中推导出所述特定频率的一个时钟，并且这个系统进一步包括用于在一个时刻t开始的持续时间窗口T内测量所述每一个时钟的脉冲数目的一个系统，一个计算单元，和用于保存在中间时刻t+(T/n)，t+(2T/n)，...，t+(nT/n)测量的时钟的脉冲数目的一个存储器。

9、如权利要求8的这个系统，其中所述存储器是一个FIFO存储器。

10、如权利要求8的这个系统，进一步包括用于估计从所述持续时间窗口T产生的误差的一个单元。