JP4402337B2 - ２つの異なる移動無線ネットワークを使用することが可能な移動無線システムの周波数の不確定性を推定する方法およびシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の分野は、移動無線の分野である。
【０００２】
本発明は、第１の特定の周波数で第１の移動無線ネットワークを使用することのできる移動無線システムの一部と、第２の特定の周波数で第２の移動無線ネットワークを使用することのできる同じ移動無線システムの別の部分との間の相対的な周波数の不確定性を推定する方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
本願は、２００１年６月２８日に出願された仏国特許出願第０１ ０８ ５３６号に基づくものであり、この出願の開示を参照によりその全体を本明細書に組み込み、その優先権を主張する。
【０００４】
現在、移動無線呼の大半は、ＧＳＭネットワークなどの単一のネットワークを介して送信されている。例えばＵＭＴＳネットワークなど、移行期の間だけでも従来のネットワークと共存する新世代のネットワークが現在登場しつつある。
【０００５】
例えば同じ移動電話などの同じ移動無線システムを使用して、２つの異なるネットワークを介して、２つの異なる送信モードで通信できることが必要である。以下ではＧＳＭおよびＵＭＴＳネットワークを例として使用するが、本発明は他のネットワークにも同様に良く当てはまる。
【０００６】
移動無線ネットワークは、カバーエリア内にある移動電話と特定の周波数帯で送受信を行う基地局を含んでいる。
【０００７】
２つの異なるネットワークを介した通信とは、特にカバーエリア内に移動電話が位置するＧＳＭまたはＵＭＴＳの基地局に応じて、ＧＳＭまたはＵＭＴＳネットワークを介して互換的に通信することができること、および例えば移動電話がＧＳＭの基地局のカバーエリアからＵＭＴＳ基地局のカバーエリアに移動するなどの理由により、ＧＳＭネットワークを介して呼を開始し、ＵＭＴＳネットワークを介してその呼を継続することができることにある。
【０００８】
これを可能にするには、常に移動電話をＧＳＭネットワークとＵＭＴＳネットワークに同期させておかねばならない。同期には、ＧＳＭネットワークにおける時間とＵＭＴＳネットワークにおける時間を知ることが必要となる時間の同期と、周波数の同期がある。
【０００９】
この説明の以下の部分では、周波数の同期を扱う。
【００１０】
基地局と移動電話は水晶クロックを含んでおり、このクロックから特定の通信周波数を得る。
【００１１】
周波数を同期させるには、クロックに影響を与えるドリフトによって生じる、呼で使用される異なるクロック周波数の相対的な不確定性を知ることが必要となる。
【００１２】
図１は、２つのネットワークを使用する移動無線システムを図式的に表す。この図には、ＧＳＭ基地局１、ＵＭＴＳ基地局２、およびＧＳＭ部分３１とＵＭＴＳ部分３２を有する移動電話３が含まれる。
【００１３】
ＧＳＭネットワークとＵＭＴＳネットワークを使用する呼には４つの周波数が使用される。すなわち、ＧＳＭ基地局１の周波数ｆ_{ＧＳＭＢａｓｅ}、ＵＭＴＳ基地局２の周波数ｆ_{ＵＭＴＳＢａｓｅ}、移動電話のＧＳＭ部分３１の周波数ｆ_{ＧＳＭＭｏｂｉｌｅ}、および移動電話のＵＭＴＳ部分３２の周波数ｆ_{ＵＭＴＳＭｏｂｉｌｅ}である。
【００１４】
これらの周波数に関してある程度の不確定性は許容して、必要とされるサービス品質を維持できるようにする。
【００１５】
基地局の周波数に関して、ＧＳＭ勧告０５．１０Ｖ６．３．０のパラグラフ５．１０では、公称のＧＳＭ周波数と周波数ｆ_{ＧＳＭＢａｓｅ}との相対的な差ｄ_{Ｇ ＳＭ}は０．０５ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）を超えてはならないことが指定され、公称のＵＭＴＳ周波数と周波数ｆ_{ＵＭＴＳＢａｓｅ}の相対的な差ｄ_ＵＭＴＳも同様である。すなわち、
｜ｄ_ＧＳＭ｜＜０．５ｐｐｍ、および｜ｄ_ＵＭＴＳ｜＜０．５ｐｐｍ
この結果、ＧＳＭ基地局１とＵＭＴＳ基地局２の周波数に伴う不確定性または許容範囲ΔＢａｓｅは、０．１ｐｐｍを超えてはならないことになる。
【００１６】
｜ΔＢａｓｅ｜＜０．１ｐｐｍ となり、この場合
【数１】

となる。
【００１７】
また、ＵＭＴＳ基地局２と移動電話３、この例では移動電話のＵＭＴＳ部分３２の間に呼が確立される場合、周波数ｆ_{ＵＭＴＳＢａｓｅ}と周波数ｆ_{ＵＭＴＳＭｏｂｉｌｅ}との相対的な不確定性ΔＵＭＴＳを測定することができ、これは次の式で表される。
【数２】

【００１８】
ＧＳＭ基地局１と移動電話３、この例では移動電話のＧＳＭ部分３１との間に呼が確立されない場合、周波数ｆ_{ＧＳＭＢａｓｅ}と周波数ｆ_{ＧＳＭＭｏｂｉｌｅ}に対応する相対的な不確定性ΔＧＳＭはアプリオリには分からず、次の式によって表される。
【数３】

【００１９】
同様に、周波数ｆ_{ＵＭＴＳＭｏｂｉｌｅ}とｆ_{ＧＳＭＭｏｂｉｌｅ}に伴う相対的な不確定性をΔＭｏｂｉｌｅで表すと、ΔＭｏｂｉｌｅは次の式によって表される。
【数４】

【００２０】
また、ΔＢａｓｅ＋ΔＵＭＴＳ＋ΔＭｏｂｉｌｅ＋ΔＧＳＭ＝０ となる。
【００２１】
問題は、呼の最初からＧＳＭネットワークを介して通信できる状態にするために、不確定性ΔＧＳＭを推定することである。
【００２２】
ＧＳＭの呼を確立することによって不確定性ΔＧＳＭを測定する解決法は、時間を要し、また不確定性ΔＧＳＭが測定されるまでに他の呼を妨害する。
【００２３】
ΔＢａｓｅが制限されており、かつΔＵＭＴＳが分かっている場合に、本発明の目的は、ΔＭｏｂｉｌｅを計算してΔＧＳＭを求めることである。
【００２４】
周波数ｆ_{ＵＭＴＳＭｏｂｉｌｅ}およびｆ_{ＧＳＭＭｏｂｉｌｅ}はそれぞれ、ＵＭＴＳ部分３２のクロックと、ＧＳＭ部分３１のクロックから得られるが、それぞれの信号を図２に示す。この結果、２つの移動電話のクロック間に存在しうる周波数オフセットによって、移動電話の周波数間に不確定性ΔＭｏｂｉｌｅに対応する偏移が起こる。
【００２５】
この偏移は通例、カウンタ法、すなわち、時間ｔから継続時間Ｔの特定の時間ウィンドウの間、部分３１のクロックパルス数Ｎ_ＵＭＴＳと、部分３２のクロックパルス数Ｎ_ＧＳＭをカウントすることによって計算する。数Ｎ_ＵＭＴＳとＮ_ＧＳＭを十分に正確なものにするのに必要な継続時間Ｔは、一般には約１秒間である。いくつかの計算によると、Ｔ＝１．０４秒になる。
【００２６】
ＧＳＭ部分３１のクロックの周波数と、ＵＭＴＳ部分３２のクロックの周波数のどちらも全く偏移を受けず、したがってこれらの周波数がそれぞれ１３ＭＨｚと１９．２ＭＨｚに等しい場合、比Ｎ_ＵＭＴＳ／Ｎ_ＧＳＭは一定になり、より正確には
【数５】

となる。
【００２７】
クロックの１つに偏移が起こり、したがってそれに対応する周波数では、
【数６】

となる。
【００２８】
移動電話の２つのクロック間に存在する周波数偏移と関連付けられた項Δが、必要とされるΔＭｏｂｉｌｅである。これは、先に説明したカウンタ法によって得ることができる。
【００２９】
しかし、パルス数Ｎ_ＵＭＴＳとＮ_ＧＳＭを測定する１．０４秒という期間は、移動無線呼の尺度では非常に長い。
【００３０】
また、１．０４秒ごとに測定されるΔＭｏｂｉｌｅ値の現在の可用性も不十分である。
【００３１】
これは、特に気温、湿度、供給電圧、周辺の電気機器などに応じて、ΔＭｏｂｉｌｅが測定プロセス中に変動するためである。したがって、ＧＳＭネットワークの場合と同様に、１．０４秒ごとよりも頻繁に、すなわち、例えば０．５秒ごとなどの中間の時間にΔＭｏｂｉｌｅを測定するのが有用である。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、周波数の不確定性を推定する方法を提案することであり、この方法は、その間隔をはるかに短くした中間の時間にＧＳＭおよびＵＭＴＳのカウンタを同時に測定し、得られた結果をメモリ中に記憶することにより、不確定性の測定の使用可能性を改善する。
【００３３】
また、測定される値ΔＭｏｂｉｌｅの精度も不十分である。
【００３４】
最終的な分析で、測定の結果は期間Ｔにおける平均でしかないが、必要とされるのは所与の時間ｔにおける結果である。
【００３５】
この問題を、図３に示す例に図解する。
【００３６】
測定は時間ｔ_ＤＭに開始し、時間ｔ_ＦＭ、すなわち１．０４秒後に終了する。例として、線形に変動する不確定性ΔＭｏｂｉｌｅ（あるいはΔＭ）を用いるが、これが常に該当するわけではない。カウンタ法によって測定した不確定性ΔＭ_Ｍは、必要とされる不確定性ΔＭ１ではなく、平均の不確定性、すなわちΔＭ０＋（ΔＭ１−ΔＭ０）／２になる。
【００３７】
本発明の目的は、ΔＭｏｂｉｌｅの変化からΔＭｏｂｉｌｅを測定する際の精度を向上する、周波数不確定性の推定方法を提案することである。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の特定の周波数で第１の移動無線ネットワークを介して通信することのできる移動無線システムの一部分と、第２の特定の周波数で第２の移動無線ネットワークを介して通信することのできる同じ移動無線システムの別の部分との間で相対的な周波数の不確定性を推定する方法を提供し、この方法では、移動無線システムの各部分は、特定の周波数を得るクロックを有し、時間ｔに開始する継続時間Ｔの時間ウィンドウ中に、各クロックのパルス数を測定することによって不確定性が推定され、この方法は次のステップを含む。
【００３９】
ａ）ｎ個の中間の時間ｔ＋（Ｔ／ｎ），ｔ＋（２Ｔ／ｎ），．．．，ｔ＋（ｎＴ／ｎ）に、各クロックのパルス数を測定するステップであって、ｎが正の整数であるステップ、
ｂ）得たクロックパルス数をメモリに記憶するステップ、
ｃ）メモリに記憶されたクロックパルス数から、時間ｔ＋Ｔにおける相対的な周波数の不確定性を計算するステップ、および
ｄ）時間ｔ’においてステップａ）およびｂ）を反復し、連続する２つの時間ｔ’間の差はＴよりも小さく、継続時間Ｔの時間ウィンドウをずらして任意の時間ｔ’における不確定性を得るステップ。
【００４０】
本発明の１つの特徴によれば、２つの連続した時間ｔ’間の差は約Ｔ／ｎである。
【００４１】
中間の時間にパルス数を測定する継続時間は、約Ｔ／ｎであることが好ましい。
【００４２】
本発明の別の特徴によれば、時間ウィンドウの継続時間Ｔは相対的な周波数不確定性の誤差を誘発し、ステップｃ）はさらに次のステップを含む。
−中間の時間に測定され、メモリに記憶されたクロックパルス数から、時間ウィンドウＴにおける不確定性の変化を推定するステップ、
−その変化から不確定性の誤差を計算するステップ、および
−誤差に応じて不確定性を補正するステップ。
【００４３】
Ｔは約１秒間でよい。
【００４４】
得られるクロックパルス数の測定値は、内挿によって完全にすると有利である。
【００４５】
本発明はまた、第１の特定の周波数で第１の移動無線ネットワークを介して通信することのできる第１の部分と、第２の特定の周波数で第２の移動無線ネットワークを介して通信することのできる第２の部分とを有する移動無線システムも提供し、このシステムでは、各部分が、特定の周波数を得るクロックを有し、さらに、各クロックのパルス数を測定するシステムと、上記の方法を実施するためのプログラムを含んだプログラムメモリとを含む。
【００４６】
本発明はさらに、第１の特定の周波数で第１の移動無線ネットワークを介して通信することのできる第１の部分と、第２の特定の周波数で第２の移動無線ネットワークを介して通信することのできる第２の部分とを有する移動無線システムを提供し、このシステムでは、各部分が、特定の周波数を得るクロックを有し、さらに、時間ｔに開始する継続時間Ｔの時間ウィンドウ中に各クロックのパルス数を測定するシステムと、計算機ユニットと、中間の時間ｔ＋（Ｔ／ｎ），ｔ＋（２Ｔ／ｎ），．．．，ｔ＋（ｎＴ／ｎ）に測定されたクロックパルス数を記憶するメモリとを含む。
【００４７】
本発明の一実施形態では、メモリはＦＩＦＯメモリである。
【００４８】
このシステムは、時間ウィンドウの継続時間Ｔから生じる誤差を推定するユニットをさらに含むと有利である。
【００４９】
本発明のこの他の特徴および利点は、以下の説明を読むことにより明確に明らかになろう。この説明は非制限的な例として示し、また添付の図面を参照する。
【００５０】
以下では、移動無線システムの例として移動電話を考察する。
【００５１】
【発明の実施の形態】
図４に示すように、数Ｎ_ＵＭＴＳおよびＮ_ＧＳＭを、従来、上記のカウンタ法によって不確定性を計算するためのＧＳＭおよびＵＭＴＳカウンタ３０１とユニット３０２を用いて得ている。値ΔＭ０＋（ΔＭ１−ΔＭ０）／２は、ユニット３０２の出力で得る。
【００５２】
本発明は、ｎを正の整数として、ｎ個の中間の時間においても、すなわちｔ＋（Ｔ／ｎ），ｔ＋（２Ｔ／ｎ），．．．，ｔ＋（ｎＴ／ｎ）でクロックパルスをカウントする。これらのパルス数Ｎ_{ＵＭＴＳ１}、Ｎ_{ＵＭＴＳ２}、．．．、Ｎ_{ＵＭＴＳｎ}およびＮ_ＧＳＭ１、Ｎ_ＧＳＭ２、．．．、Ｎ_ＧＳＭｎは、それぞれ継続時間ｄ中に測定する。継続時間ｄはＴ／ｎに等しくてよいが、中間の時間ごとに変えてもよい。
【００５３】
各中間の時間に得たパルス数はメモリ３０３に記憶されるが、このメモリは、移動電話３に組み込まれた先入れ先出し（ＦＩＦＯ）のスタックでよい。測定時間ｔ_ＤＭの開始時に測定され、したがってΔＭ０に対応するパルス数Ｎ_{ＵＭＴＳ１}およびＮ_ＧＳＭ１は、スタック３０３の一番下にあり、時間ｔ_ＤＭ＋（Ｔ／ｎ）に測定された数Ｎ_{ＵＭＴＳ２}およびＮ_ＧＳＭ２はスタックの次の要素に対応し、以下同様に続き、測定時間ｔ_ＦＭの最後に測定され、したがってΔＭ１に対応するパルス数Ｎ_{ＵＭＴＳｎ}およびＮ_ＧＳＭｎはスタック３０３の一番上にある。
【００５４】
ΔＭｏｂｉｌｅの変化は、これら中間の時間に行われる測定から決めることができる。時間Ｔ／ｎ中に行われる各測定は、上記のカウンタ法によって時間Ｔ中に行われる測定よりも精度が低いが、得られる精度はΔＭｏｂｉｌｅの変化を決めるには十二分なものである。
【００５５】
期間Ｔ中に誘発される誤差は、当業者に知られる任意の方法、例えば、誤差推定ユニット３０４を使用して、メモリ３０３に記憶されたすべての測定値から得られる曲線の時間にわたる平均ドリフトを計算することによって推定することができる。次の値がユニット３０４の出力で得られる：（ΔＭ１−ΔＭ０）／２。
【００５６】
ユニット３０２の出力で得る値ΔＭ０＋（ΔＭ１−ΔＭ０）／２を、ユニット３０４の出力で得られる値（ΔＭ１−ΔＭ２）／２に加算することにより、ΔＭ１、すなわちより正確な測定値が得られる。
【００５７】
さらに、測定された値の変化が分かると、例えば時間ｔ＋（Ｔ／ｎ），．．．，ｔ＋Ｔの間に移動無線呼を受信すると、それらの時間に行われた測定間の測定値を内挿によって推定することが可能になる。これにより、測定値を連続的に得られるので、測定値の可用性が高まる。
【００５８】
実際に行う測定を超えて行われる、すなわち測定時間の終了後の時間に行われる測定の値を同じように予測することができる。
【００５９】
先行する測定は、時間ウィンドウＴ中に行われる。
【００６０】
測定の可用性を高めるために、時間ウィンドウＴをずらし、例えばＴ／ｎに等しい間隔など必要な測定周波数に対応する間隔で、先行する測定および計算を反復する。
【００６１】
本発明による方法は、ユニット３０３および３０４を移動電話３に組み込むことによりハードウェアで実施することができ、またソフトウェアでも実施することができる。移動電話は従来、移動電話のオペレーティングソフトウェアを含んだプログラムメモリを含んでいるので、そのソフトウェアに、本発明による方法を実施するためのサブルーチンを含めるだけで十分である。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つのネットワークを有する移動無線システムを示す図である。
【図２】２つの移動無線ネットワークを介して通信することのできる移動無線システムの２つの部分のクロック信号を示す図である。
【図３】線形の不確定性ΔＭｏｂｉｌｅの場合のΔＭｏｂｉｌｅの測定値の不正確さを示す図である。
【図４】本発明により測定されるΔＭｏｂｉｌｅの値の可用性および精度を向上するために、移動無線システムに導入したコンポーネントを示す図である。
【符号の説明】
１ ＧＳＭ基地局
２ ＵＭＴＳ基地局
３ 移動電話
３１ ＧＳＭ部分
３２ ＵＭＴＳ部分
３０１ ＧＳＭおよびＵＭＴＳカウンタ
３０２ 不正確性計算ユニット
３０３ メモリ（スタック）
３０４ 誤差推定ユニット

Claims (8)

1. 第１の特定の周波数と第２の特定の周波数との間の相対的な周波数の不確定性を推定して、前記第１の特定の周波数で第１の移動無線ネットワークを介して通信することのできる移動無線システムの一部分と、前記第２の特定の周波数で第２の移動無線ネットワークを介して通信することのできる同じ移動無線システムの別の部分とを同期化する方法であって、前記移動無線システムの各部分は、前記特定の周波数を得るクロックを有し、前記不確定性は、時間ｔで始まる継続時間Ｔの時間ウィンドウ中に各前記クロックのパルス数を測定することによって推定され、
   ａ）ｎが正の整数であり、隣接した中間の時間の間の各時間区分中にｎ個の中間の時間ｔ＋（Ｔ／ｎ），ｔ＋（２Ｔ／ｎ），．．．，ｔ＋（ｎＴ／ｎ）で前記クロックのパルス数の測定の結果を得るステップと、
   ｂ）得たクロックパルス数をメモリに記憶するステップと、
   ｃ）メモリに記憶された前記クロックパルス数から、時間ｔ＋Ｔにおける相対的な周波数の不確定性を計算するステップであって、前記時間ウィンドウの継続時間Ｔが、相対的な周波数不確定性の誤差を誘発し、さらに、
   前記それぞれの中間の時間に測定され、メモリに記憶された前記クロックパルス数のすべての測定値から、前記時間ウィンドウＴにおける前記不確定性の変化の曲線を推定するステップと、
   前記時間ウィンドウＴにおける前記不確定性の変化の曲線の平均ドリフトを計算することによって、前記時間ウィンドウＴにおける前記不確定性の誤差を計算するステップと、
   時間ｔで始まる継続時間Ｔの時間ウィンドウ中に各前記クロックのパルス数を測定することによって推定された前記不確定性に前記誤差を加算することによって、時間ｔで開始する継続時間Ｔの時間ウィンドウ中に各前記クロックのパルス数を測定することで推定された前記不確定性を補正するステップと、
   を含む、前記相対的な周波数の不確定性を計算するステップと、
   ｄ）Ｔよりも小さい時間だけずらした継続時間Ｔのそれぞれの時間ウィンドウ内でステップａ）およびｂ）を反復し、それぞれのずらした時間ｔ'で開始する継続時間Ｔのそれぞれの時間ウィンドウ内でそれぞれの前記不確定性を得るステップと、
   を含む方法。
2. 前記Ｔよりも小さいずらした時間が、約Ｔ／ｎである請求項１に記載の方法。
3. 前記中間の時間に前記測定の結果を得るための前記パルス数を測定する継続時間が約Ｔ／ｎである請求項１に記載の方法。
4. Ｔが約１秒間である請求項１に記載の方法。
5. 第１の特定の周波数で第１の移動無線ネットワークを介して通信することのできる第１の部分と、第２の特定の周波数で第２の移動無線ネットワークを介して通信することのできる第２の部分とを有する移動無線システムであって、各部分は、前記特定の周波数を得るクロックを有し、さらに、各前記クロックのパルス数を測定するシステムと、請求項１から４のいずれかに記載の方法を実施するためのプログラムを含んだプログラムメモリとを含むシステム。
6. 第１の特定の周波数で第１の移動無線ネットワークを介して通信することのできる第１の部分と、第２の特定の周波数で第２の移動無線ネットワークを介して通信することのできる第２の部分とを有する請求項１から４に記載の方法で使用する移動無線システムであって、各部分は、前記特定の周波数を得るクロックを有し、さらに、時間ｔに開始する継続時間Ｔの時間ウィンドウ中に各前記クロックのパルス数を測定するシステムと、計算機ユニットと、中間の時間ｔ＋（Ｔ／ｎ），ｔ＋（２Ｔ／ｎ），．．．，ｔ＋（ｎＴ／ｎ）に測定するクロックパルス数を記憶するメモリとを含むシステム。
7. 前記メモリがＦＩＦＯメモリである請求項６に記載のシステム。
8. 前記時間ウィンドウの継続時間Ｔから生じる誤差を推定するためのユニットをさらに含む請求項６に記載のシステム。

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