JP2002335210A - 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 - Google Patents

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

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    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/01—Reducing phase shift

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＧＳＭ信号内のドップラ偏移を補正してＵＭ
ＴＳ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。 【解決手段】 基地局と通信をしている携帯電話におけ
るＧＳＭ信号内のドップラ偏移を補正する装置におい
て、前記基地局に対する前記携帯電話の相対位置の変化
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ＧＳＭの時間基
準に適用する手段と、を備える。前記携帯電話は、ＧＳ
Ｍ通信及びＵＭＴＳ通信を行うデュアルバンド型であっ
てもよく、前記ドップラ偏移の補正値を、前記携帯電話
がＧＳＭネットワークで動作している時にＵＭＴＳ時間
基準との同期を計算するために用いる手段を更に備えて
いてもよい。前記変化率を検出する手段は、前記携帯電
話におけるタイミング・アドバンス信号の変化を検出す
る手段を備えていてもよい。

Description

【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 Sy
stem 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。ＧＳ
Ｍ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Ｕ
ＭＴＳ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携帯電話における信号内
のドップラ偏移を補正する方法において、前記基地局に
対する前記携帯電話の相対位置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、前記補正値を時間基準に適用するステ
ップと、を備えることを特徴とする方法が提供される。
【００１０】第１の観点による方法において、前記携帯
電話は、デュアルバンド型であってもよく、当該方法
は、前記ドップラ偏移の補正値を、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を更に備
えていてもよい。
【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
信をしている携帯電話における信号内のドップラ偏移を
補正する装置において、前記基地局に対する前記携帯電
話の相対位置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
値を時間基準に適用する手段と、を備えることを特徴と
する装置が提供される。
【００１３】第２の観点による装置において、前記携帯
電話は、デュアルバンド型であってもよく、当該装置
は、前記ドップラ偏移の補正値を、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を更に備えて
いても良い。
【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 advanc
e)」（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１０
４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１
０４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１
０５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１
０８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１０
７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Ｇ
ＳＭ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４
０％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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イギリス国、バークシャー アールジー２ ０ティーディー、レディング、インペリ アル ウェイ、インペリウム、レベル３、 エヌ・イー・シー・テクノロジーズ・ユー ケー・リミテッド内 リチャード オームソン Ｆターム(参考） 5K067 AA02 BB04 DD25 EE04 EE10 FF03 GG01 GG11

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基地局と通信をしている携帯電話におけ
    る信号内のドップラ偏移を補正する方法において、 前記基地局に対する前記携帯電話の相対位置の変化率を
    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、 前記補正値を時間基準に適用するステップと、 を備えることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、 前記携帯電話は、デュアルバンド型であり、 前記ドップラ偏移の補正値を、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を更に備える
    ことを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２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。
  4. 【請求項４】 基地局と通信をしている携帯電話におけ
    る信号内のドップラ偏移を補正する装置において、 前記基地局に対する前記携帯電話の相対位置の変化率を
    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、 前記補正値を時間基準に適用する手段と、 を備えることを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の装置において、 前記携帯電話は、デュアルバンド型であり、 前記ドップラ偏移の補正値を、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を更に備えること
    を特徴とする装置。
  6. 【請求項６】 請求項４又は５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。
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