CN1774948B - 多模式终端的时间和频率同步方法 - Google Patents

Abstract

一种用于多模式通信终端的至少两个无线电接入模块的时间同步方法，所述多模式通信终端能够根据在蜂窝电信网络中的至少两个不同无线电接入技术进行操作，其中一个所述无线电接入模块在当前小区中是活动的，而另一个无线电接入模块在所述当前小区中处于不活动状态中，包括以下步骤：(a)为邻近于当前小区的每个小区测量在所述第一无线电技术的特定帧开始和所述第二无线电接入技术的特定帧开始之间的时间偏移T_offset，和(b)使用在步骤(a)中测量的时间偏移T_offset，用于同步所述不活动无线电接入模块与所述活动无线电接入模块。

Description

多模式终端的时间和频率同步方法

技术领域

本发明是多模式终端与至少两个不同基站的时间和频率同步的领域。更具体地，本发明涉及一种用于时间同步多模式通信终端的至少两个无线电接入模块的方法和设备，所述多模式通信终端能够根据在蜂窝电信网络中至少两个不同的无线电接入技术而操作，其中一个所述无线电接入模块在当前小区中是活动的，而另一个无线电接入模块在当前小区中处于不活动状态。

本发明适用于多模式终端，例如，GSM/UMTS(分别是全球数字移动通信系统和通用移动电信系统)双模终端。

背景技术

现在的GSM是涉及欧洲和世界的移动电话系统。为了确保其向着第三代发展，ISO(国际标准化组织)已经建议了UMTS。UMTS的技术规范是在称作3GPP(第三代合作伙伴计划)的合作下发展的。在标准化UMTS过程中首先期望的是确保其与GSM的互用性。因此，建立了描述四种类型双模GSM/UMTS终端的具体类别，类型1、类型2、类型3和类型4。

对于类型1的终端，当终端位于GSM无线电网络中或者UTRA(通用陆地无线电接入)无线电网络中时，所述终端(UTRA或GSM)的“非活动”无线电部件不执行接收质量的任何测量，从一个模式转换到另一个的含义只得是由于用户的介入而作出。

对于类型2的终端，当移动终端连接到GSM无线电网络或者到UMTS无线电网络时，为了自动地切换到提供更好接收质量的网络，所述终端(UTRA或者GSM)的非活动无线电部件可以执行测量。

类型3的终端不同于类型2的终端，由于它们还具有同时在两个模式中接收信息的可能性。另一方面，在两个模式中同时传输是不可能的。如同类型2的终端，自动地执行从一个无线电网络到另一个的转换。

对于类型4的终端，自动地执行从一个无线电网络到另一个的转换，以及可以经所述两个网络同时地接收和发送信息。

本发明在类型2的终端和类型1的终端中得到应用。观察到在所述分类的四种类型终端之中，在使其订户熟悉由UMTS提供的新业务的同时利用现有的覆盖范围，类型2的双模终端允许操作者在GSM中进行有利的短期投资。

在功能结构的层次，类型2的终端包括负责执行具体到GSM的任务的电子卡和执行具体到UMTS的任务的电子卡。在这类终端中，在给定阶段，一个卡必须是活动的，而另一个是非活动的。因此，在那时，仅与有关于所述活动卡(GSM或者UMTS)的网络的通信是可能的。所述非活动卡只可以在属于另一个无线电接入网络(GSM或者UMTS)的邻近小区上执行测量。所述测量可能用作从GSM网络自动地切换到UMTS网络，反之亦然。

回想在单模终端(GSM或者UMTS)中，为了避免在电子卡(GSM或者UMTS)中的基准时钟和所述网络(GSM或者UMTS)的基站时钟之间的相对频率误差，有必要对所述终端与相关网络及时同步和能够解码频率，然后解调从所述基站来的信息。所述误差可能具有在温度变化以至所述终端组件老化之中的几个原因。

为了补偿所述误差，用于现有技术中称作AFC(自动频率控制)的非常通用的技术在于借助从属于基准频率值的闭环，尽可能精确地确保与当前基站的频率同步。所述闭环提供有在手机监听的下行链路信道上测量的频率误差的估计。

本发明的目的是根据活动无线电接入模块的时基来更新非活动无线电接入模块的时基。所述时基定义了用于每个无线电接入技术的时间测量单元的整套计数器。

本发明的另一个目的是通过尽可能保持其中一个无线电接入模块在“睡眠”状态中、同时借助于活动(active)无线电接入模块保留与所述网络的同步，来优化所述移动终端的自主性。这将允许所述非活动无线电接入模块在由当前无线电网络规定的时间窗中、在相同无线电技术的邻近小区上及时执行测量。

发明内容

本发明提议了一种用于多模式通信终端的无线电接入模块的时间同步的方法，所述多模式通信终端能够经由许多不同无线电接入网络与蜂窝电信网络的基站通信，每个基于至少第一无线电接入技术和不同于所述第一无线电接入技术的第二无线电接入技术，其中一个所述无线电接入模块在称作当前小区的网络小区中是活动的，而另一个无线电接入模块在那个小区中是不活动(passive)的。

根据本发明的方法包括以下步骤：

(a)为邻近于当前小区的每个小区测量在所述第一无线电技术的特定帧开始和所述第二无线电接入技术的特定帧开始之间的时间偏移T_offset；和

(b)使用在步骤(a)中测量的时间偏移T_offset，用于同步所述不活动无线电接入模块与所述活动无线电接入模块。

根据本发明的方法还可以包括当由所述不活动无线电接入模块执行功率测量时，从所述活动无线电接入模块激活所述不活动无线电接入模块的步骤。

根据本发明的方法还可以包括在当前小区的每此改变上更新偏移T_offset的值的步骤。

根据本发明优选实施例，所述移动终端是UMTS/GSM双模终端，所述预定持续时间T_offset是在所述标准3GPP TS 25.215中定义的GSM小区上观察到的时间差。

本发明因此使得有可能利用在称作“观察到GSM小区的时间差”或者″OTD″的UMTS标准中规定的测量。所述测量由所述UMTS网络使用将压缩帧设置在时间序列中，所述帧用于在GSM小区上执行功率测量。其表示在具有10毫秒的4096个帧大小的当前小区的UMTS超帧开始和具有4.615毫秒的51个帧的邻近GSM小区的GSM多帧开始之间的时间偏移。

典型地，所述测量是按从网络来的要求执行的。然而，在本发明内，根据终端的需要将测量“观察到GSM小区的时间差”。

根据本发明，可以正好在执行在当前小区的邻近小区上的测量之前，执行所述不活动无线电接入模块的激活。

本发明还涉及设计成实现根据本发明的方法的设备，所述设备包括：

用于测量在所述第一无线电技术的特定帧开始和所述第二无线电接入技术的特定帧开始之间的时间偏移T_offset的装置；和

用于产生所述不活动无线电接入模块的时钟信号的装置，所述不活动无线电接入模块根据涉及持续时间T_offset的所述活动无线电接入模块的时钟信号而变换。

本发明还涉及多模式移动终端，包括：

专用于每个操作模式的无线电接入模块；

与每个无线电接入模块有关的时钟发生器；和

用于计算在蜂窝电信网络中的所述第一操作模式的特定帧开始和所述第二操作方式的特定帧开始之间的时间偏移T_offset的单元。

所述终端还包括中央接口，能够产生所述不活动无线电接入模块中的时钟信号，不活动无线电接入模块根据经持续时间T_offset的所述活动无线电接入模块的时钟信号而变换。

根据本发明，所述中央接口可以包括用于产生用于触发所述不活动无线电接入模块的命令的模块。

附图的简要说明

参照所附附图，本发明的其它特性和优点将从以下以非限制性例子的描述中明显，其中：

图1示意地表示设计成能实现根据本发明的方法的设备；

图2示意地表示用于计算在所述标准3GPP TS 25.215中定义的GSM小区中的观察到时间差的单元的具体实施例；

图3表示允许图式化由移动终端在具有4096个帧大小的UMTS超帧开始和具有51个帧的GSM多帧开始之间感觉出的时间偏移的时序图；和

图4示意地示出了其中为了检查邻近GSM小区，所述不活动无线电接入模块(GSM)由所述活动无线电接入模块(UTRA)唤醒的情况。

具体实施方式

现在将在例如把UMTS/GSM双模移动终端组应用到UMTS小区中来描述本发明。因此，所述活动无线电接入模块是UTRAN(通用陆地无线电接入网络或者UMTS陆地无线电接入网络)，以及所述不活动无线电模块是GSM系统的。

在图1中，示出了用于时间同步UTRAN和GSM的设备。所述设备包括：连接到19.2MHz的时钟4的UTRA无线电接入模块2；连接到13MHz的时钟8的GSM无线电接入模块6；以及时基模块与发生器12，包括设计成能保持所述UTRA模块2的时钟信号的第一单元14，设计成能保持GSM模块6的时钟信号的第二单元16，以及用于计算表示在标准3GPP TS 25.215中定义的GSM上观察到时间差的持续时间T_offset的单元18。

如上所述的每个元件连接到中央接口20，中央接口编程为用于产生从19.2MHz UTRA时钟信号、13MHz GSM时钟信号与时间偏移T_offset计算得的时钟信号。所述中央接口20还连接到所述移动终端的中央处理器(CPU)21。所述设备还具有32KHz的时钟10，以及32KHz的时钟信号提供给UTRA模块2、GSM模块6与时基发生器12。

参照图2，所述计算单元18包括连接到第一单元14与第二单元16的计数器22，以及从所述中央接口20接收命令信号，以开始计数在具有4096个帧大小的当前UMTS小区的UMTS超帧开始到具有51个帧的邻近GSM小区的GSM多帧开始。

在图3中，所述UMTS超帧的开始是以箭头24说明的，具有51个帧的邻近GSM小区的GSM多帧开始是以箭头26说明的。

观察到所述持续时间T_offset的测量在所述移动终端第一次设置到所述小区时仅执行一次，然后根据在下面段落中描述的技术有规则地更新。如果活动小区改变，或者如果新的GSM小区出现在所述手机的无线电环境中，将必须再次执行所述测量。还必须为邻近于所述活动UTRAN小区的每个GSM小区执行所述测量。所估计的持续时间T_offset将用于根据所述活动无线电接入小区更新所述不活动无线电接入模块的时基，这是对每个邻近的GSM小区执行的。

所述时基在这里是作为用于每个无线电存取技术的时间测量单元的一组计数器而定义的。例如，在GSM中，必须保持对符号时隙、帧与多帧的更新的计数。这些计数器组成了在图1中的GSM定时单元(GTU)。类似地，在UMTS中，必须保持在当前小区中发送的信息的时间测量单元的计数。这些测量单元是码片、时隙与帧。

下列表达式允许从T_offset的测量从所述UMTS时基更新所述GSM时基：

$\mathrm{GSM}\_\mathrm{Time}=[(\mathrm{UTRA}\_\mathrm{fn}\×10)+(\mathrm{UTRA}\_\mathrm{sn}\×\frac{10}{15})+(\mathrm{UTRA}\_\mathrm{cn}\×\frac{10}{38400})-T_{\mathrm{offset}}]$

其中UTRA_fn表示帧计数器的值，UTRA_sn表示时隙计数器的值，以及UTRA_cn表示在UMTS中的码片计数器的值。

GSM_Time的值然后用于根据下列表达式估计超帧、帧、时隙与1/4GSM比特的对应值：

$\mathrm{GSM}\_\mathrm{sfn}=\mathrm{INT}\left[\frac{\mathrm{GSM}\_\mathrm{Time}}{3060/13}\right]$

$\mathrm{GSM}\_\mathrm{fn}=\mathrm{INT}\left[\frac{\mathrm{GSM}\_\mathrm{Time}}{60/13}\right]\mathrm{MOD}\left(51\right)$

$\mathrm{GSM}\_\mathrm{sn}=\mathrm{INT}\left[\frac{\mathrm{GSM}\_\mathrm{Time}}{15/26}\right]\mathrm{MOD}\left(8\right)$

$\mathrm{GSM}\_\mathrm{sn}=\mathrm{INT}\left[\frac{\mathrm{GSM}\_\mathrm{Time}}{15/16250}\right]\mathrm{MOD}\left(625\right)$

类似于和给定GSM帧数量为60/13ms，GSM时隙数量为15/26ms以及1/4GSM比特是15/16250ms，可以根据下列表达式从所述GSM基础时间获得UMTS基础时间：

$\mathrm{UTRA}\_\mathrm{Time}=[(\mathrm{GSM}\_\mathrm{fn}\×\frac{60}{13})+(\mathrm{GSM}\_\mathrm{sn}\×\frac{15}{26})$

$+(\mathrm{GSM}\_\mathrm{qb}\×\frac{16}{16250})+(N\×51\×\frac{60}{13})+T_{\mathrm{offset}}]$

其中GSM_fn、GSM_sn和GSM_qb分别表示帧、时隙与1/4GSM比特的数量。因此，我们具有：

$\mathrm{UTRA}\_\mathrm{fn}=\mathrm{INT}\left[\frac{\mathrm{UTRA}\_\mathrm{Time}}{10}\right]\mathrm{MOD}\left(4096\right)$

$\mathrm{UTRA}\_\mathrm{sn}=\mathrm{INT}\left[\frac{\mathrm{UTRA}\_\mathrm{Time}}{(10/15)}\right]\mathrm{MOD}\left(15\right)$

$\mathrm{UTRA}\_\mathrm{chip}=\mathrm{INT}\left[\frac{\mathrm{UTRA}\_\mathrm{Time}}{(10/38400)}\right]\mathrm{MOD}\left(2560\right)$

操作中，所述UMTS无线电部件按照由建议3GPP TS 25.215规定的借助于在图2中表示的设备执行所述测量T_offset。包含如上所述的时间测量单元14与16的数据库是用所述测量T_offset初始化的。

本发明的示范应用如下：当所述移动终端与UMTS小区同步以及所述移动终端与在专用信道中的网络通信时，由所述网络为所述手机分配点(spots)，在那里将要执行在GSM小区上的测量。然后对于所述GSM RAT(无线电接入技术)，有必要知道这些点确切的开始与结束。因为这样，为了实现同步而根据如上所述表达式把所述UMTS时间转换为GSM时间，然后同步所述两个GSM和UMTS无线电卡，以便知道准确时间去唤醒所述GSM卡，同时允许所述卡保持与各自的GSM小区同步。

观察到，借助于本发明，不需要系统地执行测量测量T_offset。实际上，一旦第一次按照所述建议3GPP TS 25.215规定的测量了所述值T_offset，使用所述活动无线电接入模块总是保持与所述活动小区的网络时间同步的事实是有利的。从而此后仅需要去内部测量在所述活动无线电接入模块和所述不活动无线电接入模块之间的时间偏移T_offset，而没有从所述GSM和UTRAN网络接收的信号的介入。为此再次使用图2中的设备。

从而，所述值T_offset是借助于计数器22估计的，也就是用UMTS和GSM帧定时信号供给的。所述计数的开始是由所述UMTS帧定时信号触发的，所述计数的结束是由所述GSM帧定时信号在由终端该厂家定义的周期(几毫秒)结束而控制的。测量的精确性是由19.2MHz时钟确定的。一旦计数器停止，将以19.2MHz时钟的周期数获得在两个RAT之间的时间T_offset差。计数器是由可以由系统的微处理器产生的外部信号触发的。

参照图4，在步骤30，所述第一单元14给所述中央接口20发送触发所述不活动无线电接入模块6的请求。所述中央接口20在步骤32发送所述请求到所述不活动模块6。在接收所述请求下，所述不活动无线电接入模块6在步骤34给所述中央接口20发送同步要求。所述中央接口20在步骤36触发所述计算单元18对时间偏移T_diff的计算。所述计算的结果然后在步骤38发送给中央接口20，中央接口发送其到所述第一单元14。所述单元14产生同步信号GSM_Time，用于估计超帧、帧、时隙和1/4GSM比特的对应值。所述同步信号GSM_Time然后在步骤40传送到所述中央接口20，中央接口在步骤42发送其到设计成能保持所述GSM模块的时钟信号的第二单元16。

一旦所述两个无线电接入模块借助于所述信号GSM_Time是同步的，可以在步骤50执行系统间测量。

当小区改变时，在步骤52发送所述时间T_offset到所述中央接口20，中央接口在步骤54发送其到所述计算单元18。基于接收T_offset值，所述计算单元18执行所述T_offset的更新，以及在步骤56送回所述更新的结果到中央接口20，中央接口在步骤58发送其到所述第一单元14。所述第一单元14在步骤60重新计算所述同步信号GSM_Time，并且发送到所述中央接口20，中央接口在步骤62发送其到所述第二单元16。

Claims (6)

1.一种用于多模式通信移动终端的至少两个无线电接入模块的时间同步方法，所述多模式通信移动终端能够根据在蜂窝电信网络中的至少两个不同无线电接入技术进行操作，其中一个所述无线电接入模块在当前小区中是活动的，而另一个无线电接入模块在所述当前小区中处于不活动状态中，所述方法包括步骤：

(a)为邻近当前小区的每个小区测量在第一无线电接入技术的特定帧开始和第二无线电接入技术的特定帧开始之间的时间偏移T_offset；和

(b)使用在步骤(a)中测量的时间偏移T_offset，用于同步所述不活动无线电接入模块与所述活动无线电接入模块；

(c)从所述活动无线电接入模块激活不活动无线电接入模块；以及

(d)针对所述当前小区的每次改变，为与所述不活动无线电接入模块的无线电接入技术有关的每个邻近小区来更新所述偏移T_offset的值，

其中所述不活动无线电接入模块的激活是直接在邻近于所述当前小区的小区上的测量之前进行的。

2.根据权利要求1的方法，其中所述移动终端是UMTS/GSM双模终端，其中所述时间偏移T_offset是在标准3GPP TS 25.215中定义的GSM小区上观察到的时间差。

3.一种用于多模式通信移动终端的至少两个无线电接入模块的时间同步设备，所述多模式通信无线终端能够根据在蜂窝电信网络中的至少两个不同无线电接入技术进行操作，其中一个所述无线电接入模块在当前小区中是活动的，而另一个无线电接入模块在所述当前小区中处于不活动状态中，所述设备包括：

用于测量在第一无线电接入技术的特定帧开始和第二无线电接入技术的特定帧开始之间的时间偏移T_offset的装置；和

用于使用所述时间偏移T_offset同步所述不活动无线电接入模块与所述活动无线电接入模块的装置；

其中所述活动无线电接入模块用于激活不活动无线电接入模块；以及所述不活动无线电接入模块的激活是直接在邻近于所述当前小区的小区上的测量之前进行的，

其中针对所述当前小区每次改变，为与所述不活动无线电接入模块的无线电接入技术有关的每个邻近小区，更新所述偏移T_offset的值。

4.一种多模式移动终端，包括：

专用于每个操作模式的无线电接入模块；

与每个无线电接入模块有关的时钟发生器；和

用于计算在蜂窝电信网络中的第一操作模式的特定帧开始和第二操作模式的特定帧开始之间的时间偏移T_offset的单元，

其中所述移动终端包括中央接口，能够产生不活动无线电接入模块的时钟信号，所述不活动无线电接入模块根据涉及所述时间偏移T_offset的活动无线电接入模块的时钟信号而变换；

其中所述活动无线电接入模块用于通过中央接口激活不活动无线电接入模块；以及所述不活动无线电接入模块的激活是直接在邻近于所述当前小区的小区上的测量之前进行的，

其中针对所述当前小区每次改变，为与所述不活动无线电接入模块的无线电接入技术有关的每个邻近小区，更新所述偏移T_offset的值。

5.根据权利要求4的移动终端，其中所述中央接口包括用于产生用于激活所述不活动无线电接入模块的次序的模块。

6.根据权利要求4或5的移动终端，其中所述移动终端支持UMTS网络和GSM网络。

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