JP4502137B2 - 多モード端末の時間及び周波数同期の方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２つの異なる基地局に対する多モード（マルチモード）端末の時間及び周波数同期の分野に関する。特に、本発明は、セルラ(cellular)通信ネットワークにおいて少なくとも２つの異なる無線アクセス技術にしたがって機能することができるマルチモード通信端末の少なくとも２つの無線アクセス・モジュールであって、それらの無線アクセス・モジュールの一方が現在のセルにおいて活動状態(active)であり、他方の無線アクセス・モジュールは現在のセルにおいて受動状態(passive state)にある少なくとも２つの無線アクセス・モジュールを時間同期させる方法及び装置に関する。

本発明は、例えば、ＧＳＭ／ＵＭＴＳ（それぞれ、Global System for Mobile communications及びUniversal Mobile Telecommunications System）デュアルモード端末のような多モード端末に適用される。

現在、ＧＳＭは、ヨーロッパ及び世界中で基準とされる移動電話システムである。第３世代に向かってその発展を確実にするために、ＩＳＯ（国際標準化機構；International Organization for Standardization）はＵＭＴＳを提案した。ＵＭＴＳの技術仕様は、３ＧＰＰ（第３世代パートナーシップ；Third Generation Partnership Project）と呼ばれるパートナーシップで開発されている。ＵＭＴＳを標準化する過程で望まれたことの１つは、ＧＳＭとの相互運用性を保証することであった。したがって、デュアルモードＧＳＭ／ＵＭＴＳ端末の４つの形式、タイプ１、タイプ２、タイプ３及びタイプ４を説明する特定の分類が設定された。

タイプ１の端末に関しては、端末がＧＳＭ無線ネットワークあるいはＵＴＲＡ(Universal Terrestrial Radio Access)無線ネットワーク内に存在する場合には、一方のモードから他方のモードへの移行は利用者の介入のみによって可能であるという意味で、端末の「不活動状態の」無線部分（ＵＴＲＡあるいはＧＳＭ）は、受信特性のいかなる測定をも行わない。

タイプ２の端末に関しては、移動端末がＧＳＭ無線ネットワークあるいはＵＭＴＳ無線ネットワークに接続されている場合には、端末の不活動状態の無線部分（ＵＴＲＡあるいはＧＳＭ）は、より良い受信特性を提供するネットワークに自動的に切り替えるために、測定を行うことができる。

タイプ３の端末は、両方のモードで同時に情報を受信する可能性をさらに備えている点で、タイプ２の端末と異なっている。しかし、両方のモードでの同時伝送はできない。タイプ２の端末の場合と同様に、１つの無線ネットワークから他の無線ネットワークへの移行は自動的に実行される。

タイプ４の端末に関しては、１つの無線ネットワークから他の無線ネットワークへの移行は自動的に実行され、情報は、２つのネットワークで同時に受信し、かつ送信することができる。

本発明は、タイプ１の端末に加えてタイプ２の端末にも適用される。この分類の端末の４つの形式の中で、電気通信事業者が、ＵＭＴＳにより提供される新しいサービスを加入者に慣れさせながら、既存のサービス提供範囲を活かして、ＧＳＭに対する現在の投資で利益を得られるのは、タイプ２のデュアルモード端末であることに注目されたい。

機能的なアーキテクチャーのレベルにおいて、タイプ２端末は、ＧＳＭに特有のタスクを行う任務を有する電子カードと、ＵＭＴＳに特有のタスクを行う任務を有する電子カードとを有する。この形式の端末では、所与の瞬間に、１枚のカードは必然的に活動状態であり、他方は不活動状態である。したがって、その瞬間には、活動状態のカード（ＧＳＭあるいはＵＭＴＳ）に対応するネットワークとの通信のみが可能である。不活動状態のカードは、他の無線アクセスネットワーク（ＧＳＭあるいはＵＭＴＳ）に属する隣接セルに関して測定を行うことのみが可能である。この測定は、ＧＳＭネットワークからＵＭＴＳネットワークへの自動的な切り替えに、及びその逆に、役立たせることが可能である。

単一モードの端末（ＧＳＭあるいはＵＭＴＳ）において、電子カード（ＧＳＭあるいはＵＭＴＳ）の基準クロックとネットワーク（ＧＳＭあるいはＵＭＴＳ）の基地局のクロックとの間の相対的な周波数誤差を防止するために、端末は、時間及び周波数が対応するネットワークと同期していて、基地局から到来する情報を復号し復調することが可能であることが必要である。この誤差にはいくつかの原因があり、それら中には、温度変化あるいは端末の構成部品のエージングさえもある。

この誤差を補償するために、従来技術において使用されＡＦＣ（自動周波数制御）と呼ばれる極めて普通の技術は、現在の基地局との周波数同期を、基準周波数値に追従する閉ループの助けによって、可能な限り正確であるように保証する。このループには、端末が聴取している下り（ダウンリンク）チャネルで測定された周波数誤差の推定値が供給される。

本発明の目的は、活動状態の無線アクセス・モジュールのタイムベース（時間基準）に対して、不活動状態の無線アクセス・モジュールのタイムベースを更新することである。タイムベースは、無線アクセス技術のそれぞれに使用される時間測定ユニットのすべてのカウンタを規定する。

本発明の別の目的は、活動状態にある無線アクセス・モジュールによって無線アクセス・モジュールの１つのネットワークとの同期を維持しながら、その無線アクセス・モジュールを可能な限り「スリープ」状態に維持することにより、移動端末の自律性を最適化することである。これは、不活動状態の無線アクセス・モジュールが、現在の無線ネットワークにより割り当てられた時間ウインドウ内で同じ無線技術の隣接するセルについての測定を行うことを、可能にするべきである。

本発明は、それぞれが少なくとも第１の無線アクセス技術と第１の無線アクセス技術とは異なる第２の無線アクセス技術に基づいて複数の異なる無線アクセス・ネットワークを介して、セルラ遠隔通信ネットワークの基地局と通信することが可能なマルチモード通信端末の無線アクセス・モジュールの時間同期の方法を提案するものである。ここで、無線アクセス・モジュールの１つは、現在のセル（カレントセル）と呼ばれるネットワークのセル内で活動状態であり、他の無線アクセス・モジュールはその現在のセル内で不活動状態である。

本発明による方法は、次の段階、
（ａ）現在のセルに隣接するセルのそれぞれに対して、第１の無線技術の特定のフレームの開始と第２の無線アクセス技術の特定のフレームの開始との間の時間オフセットＴ_offsetを測定する段階と、
（ｂ）不活動状態の無線アクセス・モジュールを前記活動状態の無線アクセス・モジュールに同期させるために、段階（ａ）において測定した時間オフセットＴ_offsetを使用する段階と、
を有する。

本発明による方法は、不活動状態の無線アクセス・モジュールによって電力の測定を行うべき場合に、活動状態の無線アクセス・モジュールから不活動状態の無線アクセス・モジュールを起動する段階をさらに有することができる。

本発明による方法は、現在のセルの変更の都度、オフセットＴ_offsetの値を更新する段階をさらに有してもよい。

本発明による好ましい実施態様によれば、移動端末はＵＭＴＳ／ＧＳＭのデュアルモード端末であり、あらかじめ規定された継続時間Ｔ_offsetは、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２１５規格で定義されたＧＳＭセルで観測された時間差である。

したがって本発明は、「ＧＳＭセルに対する観測された時間差」あるいは「ＯＴＤ」と呼ばれるＵＭＴＳ規格で指定された測定の利用を可能にする。この測定は、ＧＳＭセルの電力の測定を行うために使用される圧縮されたフレームをタイム・シーケンス内に配置するために、ＵＭＴＳネットワークにより使用される。それは、１０ミリ秒の４０９６フレームのサイズを有する現在のセルのＵＭＴＳスーパーフレームの開始と、４．６１５ミリ秒の５１フレームを有する隣接するＧＳＭセルのＧＳＭマルチフレームの開始の間の時間オフセットを表わす。

通常、この測定は、ネットワークからのリクエスト（要求）により実行される。しかし本発明においては、「ＧＳＭセルに対する観測された時間差」は、必要に応じて端末により測定されるだろう。

本発明によれば、不活動状態の無線アクセス・モジュールの起動は、現在のセルの隣接セルに対する測定を行う直前に実行することができる。

さらに本発明は、本発明による方法を実現するために設計された装置にも関する。この装置は、
第１の無線技術の特定のフレームの開始と第２の無線アクセス技術の特定のフレームの開始の間の時間オフセットＴ_offsetを測定する手段と、
継続時間Ｔ_offsetに関係する活動状態の無線アクセス・モジュールのクロック信号に対してシフトされた、不活動状態の無線アクセス・モジュールのクロック信号を生成する手段と、
を有する。

さらに本発明は、
各々の動作モードごとに専用の無線アクセス・モジュールと、
各々の無線アクセス・モジュールごとに付随したクロック発振器と、
セルラ遠隔通信ネットワークにおける第１の動作モードの特定のフレームの開始と第２の動作モードの特定のフレームの開始との間の時間オフセットＴ_offsetを計算するユニットと、
を有する多モード移動端末にも関する。

この端末は、活動状態の無線アクセス・モジュールのクロック信号に対して継続時間Ｔ_offsetだけシフトされた不活動状態の無線アクセス・モジュール内のクロック信号を生成することが可能な、セントラル・インタフェースをさらに有する。

本発明によれば、セントラル・インタフェースは、不活動状態の無線アクセス・モジュールを起動する命令を生成するモジュールを有していてもよい。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照した非制限的な実施例による以下の説明から明白であろう。

次に、ＵＭＴＳ／ＧＳＭデュアル・モードの移動端末機をＵＭＴＳセルに適用した場合を例として、本発明を説明する。したがって、活動状態の無線アクセス・モジュールはＵＴＲＡＮ（Universal Terrestrial Radio Access NetworkまたはＵＭＴＳ Terrestrial Radio Access Network）であり、不活動状態の無線モジュールはＧＳＭシステムのネットワークである。

図１に、ＵＴＲＡＮとＧＳＭとを時間同期させるための装置が示されている。この装置は、１９．２ＭＨｚのクロック４に接続されたＵＴＲＡ無線アクセス・モジュール２と、１３ＭＨｚのクロック８に接続されたＧＳＭ無線アクセス・モジュール６と、ＵＴＲＡモジュール２のクロック信号を維持するために設計された第１のユニット１４とＧＳＭモジュール６のクロック信号を維持するために設計された第２のユニット１６と３ＧＰＰ ＴＳ２５．２１５規格で規定されたＧＳＭで観測された時間の差を表わす継続時間Ｔ_offsetを計算するためのユニット１８を有するタイムベース・モジュール及びジェネレータ１２と、を有する。

上述の各構成要素は、１９．２ＭＨｚのＵＴＲＡクロック信号、１３ＭＨｚのＧＳＭクロック信号、及び時間オフセットＴ_offsetから計算されたクロック信号を生成するようにプログラムされたセントラル・インタフェース２０に接続されている。セントラル・インタフェース２０は、さらに移動端末の中央処理装置（ＣＰＵ）２１に接続されている。この装置は３２ＫＨｚのクロック１０をさらに備えており、３２ＫＨｚのクロック信号は、ＵＴＲＡモジュール２、ＧＳＭモジュール６、及びタイムベース・ジェネレータ１２に供給される。

図２を参照すると、計算ユニット１８は、第１のユニット１４と第２のユニット１６に接続されたカウンタ２２を有し、４０９６フレームのサイズを有する現在のＵＭＴＳセルのＵＭＴＳスーパーフレームの開始時点において、５１フレームを有する隣接ＧＳＭセルのＧＳＭマルチフレームの開始時点まで、カウントを始めるための命令信号をセントラル・インタフェース２０から受信する。

図３において、ＵＭＴＳスーパーフレームの開始は矢印２４により示されており、５１フレームを有する隣接ＧＳＭセルのＧＳＭマルチフレームの開始は矢印２６により示されている。

継続時間Ｔ_offsetの測定は、移動端末がセルに対して初回に設定される時にただ１回だけ実行され、後は以下のパラグラフに説明する技術によって規則的に更新されることに注目されたい。この測定は、活動状態のセルが変わり、あるいは移動端末の無線環境に新しいＧＳＭセルが出現した場合に、再び実行されなければならないだろう。さらにこの測定は、活動状態のＵＴＲＡＮセルに隣接する各ＧＳＭセルに対して実行されなければならない。推定継続時間Ｔ_offsetは、活動状態の無線アクセス・セルに対して不活動状態の無線アクセス・モジュールのタイムベースを更新するために使用されるだろう。これは各隣接ＧＳＭセルに対して実行される。

ここでタイムベースは、各無線アクセス技術で使用される時間測定ユニットのカウンタ組として規定される。例えばＧＳＭにおいて、シンボル、スロット、フレーム、及びマルチフレームのカウントを常に更新することが必要である。これらのカウンタは、図１において、ＧＳＭタイミングユニット（ＧＴＵ）を構成する。同様にＵＭＴＳにおいては、現在のセル内の送信された情報の時間測定ユニットのカウントを維持することが必要である。これらの測定ユニットは、チップ、スロット、及びフレームである。

次式により、Ｔ_offsetの測定から、ＵＭＴＳタイムベースからのＧＳＭタイムベースの更新が可能である。

ここでＵＴＲＡ＿ｆｎはフレーム・カウンタの値を表わし、ＵＴＲＡ＿ｓｎはスロット・カウンタの値を表わし、ＵＴＲＡ＿ｃｎはＵＭＴＳのチップ・カウンタの値を表わす。

次に、ＧＳＭ＿Ｔｉｍｅの値を使用して、スーパーフレーム、フレーム、スロット、及びＧＳＭビットの４分の１に対応する値が次式により推定される。

同様に、ＧＳＭフレームは６０／１３ミリ秒であり、ＧＳＭスロットは１５／２６ミリ秒であり、ＧＳＭビットの４分の１は１５／１６２５０ミリ秒である、と仮定すれば、ＵＭＴＳベース・タイムは、ＧＳＭベース・タイムから次式により得ることができる。

ここでＧＳＭ＿ｆｎ、ＧＳＭ＿ｓｎ、及びＧＳＭ＿ｑｂは、それぞれフレーム、スロット、及びＧＳＭビットの４分の１の数を表わす。したがって、次式を得る。

動作中は、ＵＭＴＳの無線部分は、図２に示す装置により、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２１５勧告により指定されたように、Ｔ_offset測定を行う。上述の時間測定ユニット１４及び１６を含むデータベースは、Ｔ_offset測定により初期化される。

本発明の典型的な応用は次の通りである。移動端末がＵＭＴＳセルと同期され、移動端末が専用チャネルを使用してネットワークと通信している場合、ＧＳＭセル上の測定が実行されるべきスポットが、ネットワークにより、移動端末に割り当てられる。次に、これらのスポットの開始と終了を正確に知ることが、ＧＳＭ ＲＡＴ（無線アクセス技術；radio access technology）にとって必要である。このために、ＧＳＭカードがそれぞれのＧＳＭセルと同期を保ちながらそのＧＳＭカードを活動再開させる正確な時間を知るように、同期を取り、次にＧＳＭ無線カードとＵＭＴＳ無線カードとを同期させるために、上述の式によってＵＭＴＳ時間はＧＳＭ時間に変換される。

本発明の効用によって、Ｔ_offset測定を系統的に行うことは不要であることに注目されたい。実際、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２１５勧告により指定されたようにして値Ｔ_offsetが最初に測定されると、活動状態の無線アクセス・モジュールは活動状態のセルのネットワークと常に時間同期を維持する、という事実は有利に利用される。したがってその後は、ＧＳＭ及びＵＴＲＡＮネットワークから受信された信号の介入なしに、活動状態の無線アクセス・モジュールと不活動状態の無線アクセス・モジュールとの間で時間オフセットＴ_offsetを内部的に測定することのみが必要である。この目的のために、図２の装置が再び使用される。

したがって、ＵＭＴＳ及びＧＳＭフレーム・タイミング信号が供給されるカウンタ２２によって、値Ｔ_offsetは推定される。計数の開始はＵＭＴＳフレーム・タイミング信号により始動され、計数の終了は、端末の製造業者により定められた期間（数ミリ秒）の終りの方において、ＧＳＭフレーム・タイミング信号により制御される。測定の精度は、１９．２ＭＨｚのクロックにより決定される。ひとたびカウンタが停止すると、２つのＲＡＴの間の時間差Ｔ_offsetは、１９．２ＭＨｚのクロックのサイクル数で得られるであろう。カウンタは、システムのマイクロプロセッサにより生成することができる外部信号により始動される。

図４を参照すると、ステップ３０において、第１のユニット１４は、不活動状態の無線アクセス・モジュール６を起動するリクエストをセントラル・インタフェース２０に送る。ステップ３２において、セントラル・インタフェース２０は、このリクエストを不活動状態のモジュール６に送信する。ステップ３４において、このリクエストを受信すると、不活動状態の無線アクセス・モジュール６は、同期要求をセントラル・インタフェース２０に送る。ステップ３６において、セントラル・インタフェース２０は、計算ユニット１８による時間オフセットＴ_diffの計算を起動する。次にステップ３８において、この計算の結果がセントラル・インタフェース２０に送信され、セントラル・インタフェース２０は、第１のユニット１４にそれを送信する。ユニット１４は、スーパーフレーム、フレーム、スロット、及び４分の１ＧＳＭビットの対応する値を推定するために、同期信号ＧＳＭ＿Ｔｉｍｅを生成する。次に、ステップ４０において、同期信号ＧＳＭ＿Ｔｉｍｅはセントラル・インタフェース２０に送信され、ステップ４２において、セントラル・インタフェース２０は、ＧＳＭモジュールのクロック信号を維持するように設計された第２のユニット１６に同期信号ＧＳＭ＿Ｔｉｍｅを送信する。

信号ＧＳＭ＿Ｔｉｍｅにより２つの無線アクセス・モジュールがひとたび同期すると、
ステップ５０において、システム間測定を行うことができる。

セル変更の時には、時間Ｔ_offsetがステップ５２にいおてセントラル・インタフェース２０に送信され、セントラル・インタフェース２０は、それをステップ５４において計算ユニット１８に送信する。Ｔ_offsetの値を受信すると、計算ユニット１８は、Ｔ_offsetの更新を行い、ステップ５６において、更新の結果をセントラル・インタフェース２０に送り返し、セントラル・インタフェース２０は、それをステップ５８において第１のユニット１４に送信する。第１のユニット１４は、同期信号ＧＳＭ＿Ｔｉｍｅを再計算し、ステップ６０においてセントラル・インタフェース２０にそれを送信する。セントラル・インタフェース２０は、それをステップ６２において第２のユニット１６に送信する。

図１は、本発明による方法を実現するために設計された装置の概略を表わす。 図２は、３ＧＰＰ ＴＳ２５.２１５規格で規定されたＧＳＭセルで観測された時間の差を計算するユニットの特定の実施形態を概略的に表わす。 図３は、４０９６フレームのサイズを有するＵＭＴＳスーパーフレームの開始と５１フレームを有するＧＳＭマルチフレームの開始との間に移動端末により感知される時間オフセットの図式化を可能にするタイミング図を表わす。 図４は、隣接するＧＳＭセルを検査する目的のために、不活動状態の無線アクセス・モジュール（ＧＳＭ）が活動状態の無線アクセス・モジュール（ＵＴＲＡ）によって活動再開される方法を概略的に示す。

Claims (6)

1. セルラ遠隔通信ネットワークにおいて少なくとも２つの異なる無線アクセス技術によって機能することが可能な多モード通信端末の少なくとも２つの無線アクセス・モジュールであって、前記無線アクセス・モジュールの一方は現在のセルで活動状態であり、他方の無線アクセス・モジュールは前記現在のセルで不活動状態にある前記少なくとも２つの無線アクセス・モジュールの時間同期の方法であって、
   （ａ）前記現在のセルに隣接するセルのそれぞれに対して、前記第１の無線技術の特定のフレームの開始と前記第２の無線アクセス技術の特定のフレームの開始との間の時間オフセットＴ_offsetを測定する段階と、
   （ｂ）前記不活動状態の無線アクセス・モジュールを前記活動状態の無線アクセス・モジュールに同期させるために、段階（ａ）において測定した前記時間オフセットＴ_offsetを使用する段階と、
   前記活動状態の無線アクセス・モジュールから前記不活動状態の無線モジュールを起動する段階と、
   前記現在のセルの変更の都度、前記不活動状態のモジュールの前記無線アクセス技術に関連する隣接するセルの各々に対して、前記オフセットＴ _offset の値を更新する段階と、
   を有し、前記不活動状態のアクセス・モジュールの前記起動は、前記現在のセルに隣接するセルに対する前記測定の直前に行われる、方法。
2. 前記移動端末はＵＭＴＳ／ＧＳＭデュアルモード端末であり、前記あらかじめ規定された継続時間Ｔ_offsetは、３ＧＰＰ ＴＳ２５．２１５規格で定義されたＧＳＭで観測された時間差である、請求項１に記載の方法。
3. セルラ遠隔通信ネットワークにおいて少なくとも２つの異なる無線アクセス技術によって機能することが可能な多モード通信端末の少なくとも２つの無線アクセス・モジュールであって、前記無線アクセス・モジュールの一方は現在のセルで活動状態であり、他方の無線アクセス・モジュールは前記現在のセルで不活動状態である前記少なくとも２つの無線アクセス・モジュールを時間同期させる装置であって、
   前記第１の無線技術の特定のフレームの開始と前記第２の無線アクセス技術の特定のフレームの開始との間の時間オフセットＴ_offsetを測定する手段と、
   前記時間オフセットＴ_offsetを使用して、前記不活動状態の無線アクセス・モジュールを前記活動状態の無線アクセス・モジュールに同期させる手段と、
   を有し、
   前記活動状態の無線アクセス・モジュールから前記不活動状態の無線モジュールが起動され、
   前記現在のセルの変更の都度、前記不活動状態のモジュールの前記無線アクセス技術に関連する隣接するセルの各々に対して、前記オフセットＴ _offset の値が更新され、
   前記不活動状態のアクセス・モジュールの前記起動は、前記現在のセルに隣接するセルに対する前記測定の直前に行われる、装置。
4. 多モード移動端末であって、
   各々の動作モードごとの専用の無線アクセス・モジュールと、
   各々の無線アクセス・モジュールごとに付随したクロック発振器と、
   セルラ遠隔通信ネットワークにおける第１の動作モードの特定のフレームの開始と第２の動作モードの特定のフレームの開始との間の時間オフセットＴ_offsetを計算するユニットと、
   を有し、
   前記移動端末は、前記継続時間Ｔ_offsetに関係する活動状態の無線アクセス・モジュールのクロック信号に対してシフトされた、不活動状態の無線アクセス・モジュールのクロック信号を生成することが可能なセントラル・インタフェースを有し、
   前記活動状態の無線アクセス・モジュール、前記セントラル・インタフェースを介して、前記不活動状態の無線モジュールを起動し、
   前記現在のセルの変更の都度、前記不活動状態のモジュールの前記無線アクセス技術に関連する隣接するセルの各々に対して、前記ユニットは前記オフセットＴ _offset の値を更新し、
   前記不活動状態のアクセス・モジュールの前記起動は、前記現在のセルに隣接するセルに対する前記測定の直前に行われる、移動端末。
5. 前記セントラル・インタフェースは、前記不活動状態の無線アクセス・モジュールを起動する命令を生成するモジュールを有する、請求項４に記載の移動端末。
6. 前記移動端末は、ＵＭＴＳネットワーク及びＧＳＭネットワークをサポートする、請求項４または５に記載の移動端末。

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