KR20030010680A

KR20030010680A - 모바일 시스템들을 위한 시간 동기화

Info

Publication number: KR20030010680A
Application number: KR1020027016768A
Authority: KR
Inventors: 아브데셀렘울리드; 부산크리스토퍼; 브란트스티븐
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2003-02-05
Also published as: CN1432217A; BR0111432A; BRPI0111432B1; ATE354884T1; AU2001281829A1; KR100750078B1; ES2281328T3; DE60033503T2; DE60033503D1; US20030137969A1; CN1193509C; EP1162752A1; JP2003536318A; WO2001095510A1; MXPA02011915A; EP1162752B1

Abstract

원격통신 네트워크의, 디프 슬립 모드에서 고속 및 저속 클록들을 갖는, 모바일 단말기의 시간 동기화를 유지하는 방법으로서, 디프 슬립모드에 들어갈 때 고속 및 저속 클록들사이의 주파수 관계를 설정하도록 초기 측정을 하는 단계와, 고속 클록이 시동해제되는 디프 슬립 모드에 들어가는 단계와, 페이징 블록들의 도달 시간인, 저속 클록에 의한 시간에 기초하여 상관을 갱신하는 단계를 포함한다.

Description

모바일 시스템들을 위한 시간 동기화{Time synchronisation for mobile systems}

GSM 단말기는 통상적으로 두개의 클록 공급원들을 갖는다. 13 MHz에서의 고속 클록 공급원(high speed clock source)과 32 KHz 수정(crystal)이 있다. 고속 13 MHz 클록 공급원은 단말기의 정상 이용동안, 그리고 또한 단말기가 기지국과 통신할 때 이용된다. (전원이 꺼지는 것과 달리) 단말기가 들어갈 수 있는 가장 낮은 전류 드레인 상태(current drain state)는 디프 슬립(seep sleep)으로 알려져 있다. 디프 슬립에서, 단말기는, 구성 요소들의 하드웨어 블록을 턴오프하고, 또한 고속 13 MHz 클록(CLK_REF)을 발생시키는 수정(crystal)을 턴오프하고, CLK_REF을 이용하는 어떤 디바이스들도 구동하지 않음으로써 전력을 보존할 수 있다. 디프 슬립 상태에 들어갈 때, 전력은 CLK_REF 공급원으로부터 제거된다. 저속 클록(CLK_32KHz)은 CLK_REF가 셧다운(shut down)되는 주기동안 시간을 놓치지 않고따라가는데 이용된다.

GSM 타입 시스템내의 소프트웨어는 층(layer)에 기초한다. 하부 층(bottom layer)인, 층 1은 초기 신호 처리(initial signal processing), 및 신호 채널들상의 맵핑 등에 관한 것이다. CLK_32KHz의 이용은 GSM 타입 시스템의 층 1이 네트워크와 동기화를 유지하는 것을 허용한다. 이것은 또한 전화가 층 1 이벤트들 및 다른 이벤트들에 대해 디프 슬립에서 벗어나게 하도록 타이머가 셋업되는 것을 허용한다. 이러한 타이머는 디프 슬립 모드에서 CLK_32KHz를 이용하는 동안 시간을 놓치지 않고 따라간다. 그러므로, CLK_32KHz가 동기화로 유지되는 것이 중요하다.

디프 슬립에 들어가기 전에, CLK_32KHz와 CLK_REF사이의 주파수 관계를 설정하도록 측정이 행해진다. 이것은 전화가 네트워크에 동기화된 채로 있을 수 있도록 CLK_32KHz에 의해 유지된 시간이 CLK_REF 시간으로 변환되는 것을 허용한다. CLK_32KHz와 CLK_REF사이의 관계가 CLK_32KHz의 램핑(ramping), 지터(jitter) 및 수정 드리프트(crystal drift)로 인해 항상 변화하므로, 이러한 측정은 행해져야 한다. CLK_REF는 기준 주파수이며, 그 주파수는 네트워크 전송들의 주파수에 매칭하도록 간헐적으로 조정되고, 그러므로 CLK_REF는 본질적으로 안정한 채로 있는다.

측정 방법에서의 한가지 문제점은 두개의 클록들 사이의 정확한 관계를 얻도록 측정이 수행되어야 하는 시간, 즉 CLK_REF의 다수의 주기들을 얻는데 요구되는 32KHz 클록의 시간의 지속 기간이다. 측정이 클록들 사이의 정확한 관계를 얻는데 요구되는 시간의 양은, 예를 들어 네트워크로부터, 페이징 블록들을 판독하도록 시스템이 깨워질 필요가 있는 실제 시간보다 훨씬 더 크다. 적어도 500 ms 측정 지속기간(종종 통상적으로 약 800 ms)이 페이징 블록을 깨우고 판독하도록 필요한 정확도를 얻는데 필요하다. 그러나, 측정을 하면서 500 ms를 보내는 것은 일반적으로 너무 많은 전류를 소비할 것이다.

페이징 블록을 판독하는데 부가하여, 이러한 문제에 착수하는 본 방법에서, 다른 시그널링 채널(SCH) 버스트(Signalling Channel burst)가 먼저 판독되고, 이것은 더 많은 타이밍 에러를 견딜 수 있다. SCH는 특화된 시그널링 채널로서, 그 기능은 이 기술 분야의 숙련된 자에게 잘 알려져 있다. 이러한 기술의 이용은 측정 시간이 약 40 밀리초로 감소되는 것을 허용한다. 그러나, SCH 버스트를 판독하기 위해 일찍 깨울 필요성과 버스트를 판독하는데 소비되는 전력은 또한 전체 전류 드레인(overall current drain)에 불리하게 영향을 준다.

본 발명은 개선된 시간 동기화 방법에 감소된 전력 소비를 제공하려는 시도에서 발생되었다.

본 발명은 모바일 시스템들을 위한 시간 동기화에 관한 것이다. 특히, 그러나 배타적이지는 않게, 본 발명은 모바일 전화, 특히 GSM 전화와 같은, 모바일 단말기를 네트워크로 동기화하고, 모바일 단말기가 디프 슬립 모드(deep sleep mode)에 있을 때 이러한 동기화를 유지하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 기지국과 무선 통신하는 이동국을 도시한 도면.

도 2는 모바일 단말기내의 저속 클록과 고속 클록으로부터 클록 펄스들을 도시한 도면.

도 3은 일련의 페이징 버스트들을 도시한 도면.

도 4는 페이징 버스트들의 시나리오를 도시한 도면.

제 1 측면에서의 본 발명에 따라, 원격통신 시스템의, 저속 클록 및 고속 클록을 갖는, 모바일 단말기의 시간 동기화를 유지하는 방법이 제공되고, 여기서 저속 클록은 원격국으로부터의 신호 버스트들의 도달 시간을 측정함으로써 상기 원격국의 클록과 동기하여 적어도 부분적으로 유지된다.

제 2 측면에서의 본 발명에 따라, 디프 슬립 모드에서, 고속 및 저속 클록들을 갖는, 모바일 단말기의 시간 동기화를 유지하고, 고속 및 저속 클록들 사이의 주파수 관계를 설정하도록 초기 측정을 하고, 디프 슬립 모드에 들어가고, 단말기를 깨우고 모바일 단말기의 저속 클록과 네트워크 고속 클록사이에 타이밍 상관 피크 오프셋들을 측정하고, 저속 클록의 주파수 드리프트를 조정하도록 상관 피크 오프셋 값들을 이용하는 방법이 제공된다.

바람직하게는, 본 방법은, 상관 피크 오프셋의 일부분을 저속 클록의 주파수 드리프트로 돌리는 단계와, 상기 일부분을 시간 드리프트 오프셋에 대해 평균하는 단계와, 전체 주파수 드리프트를 조정하기 위해 조정값을 유도하는 단계를 포함한다.

초기 측정은 고속 및 저속 클록들 사이의 상관을 설정하도록 상대적으로 긴 주기에 걸쳐 이루어질 수 있다.

대안으로, 초기 측정은, 원격국에 의해 동기화 채널 버스트들(예를 들어, GSM 시스템내의 SCH 버스트들)의 도달 시간을 측정함으로써, 고속 클록에 독립적으로, 저속 클록에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예들에서, 모바일 단말기의 고속 및 저속 클록들사이에 주파수 상관을 설정하도록 초기의 긴 측정이 이루어진다. 이러한 상관은, 기지국 또는 다른 외부 단말기의 클록에 관한, 네트워크 버스트들(즉, 페이징 블록들)의 도달 시간에 기초하여 갱신된다. 슬립핑(sleeping) 이전 및 슬립핑 이후에 수신된 버스트들 사이의 타이밍 차이는 고속-저속 클록 주파수 상관을 갱신하는데 이용된다. 갱신은 타이밍 차이의 분율을 주파수 상관으로 동시에 평균함으로써 바람직하게 달성된다.

따라서, 본 발명에 따른 방법들을 이용하여, 네트워크 타이밍은, 모바일 단말기가 페이징 블록 주기동안 슬립 모드에 있는 동안, 모바일 단말기의 저속 클록의 드리프트를 결정하는데 이용된다.

바람직하게는, 단말기가 깨어나 있고, 어떤 이유로도 페이징 블록을 디코딩할 수 없다면, 신호 채널 SCH를 판독하는 것으로 되돌려진다. SCH를 디코딩할 수 있다면, 셀 타이밍(cell timing)은 갱신될 수 있고, 페이징 블록을 판독하는데 있어서의 다음 시도는 더 성공적으로 되기 쉽다.

유리하게, SCH가 디코딩될 수 없다면, 모바일 단말기는 후속 SCH 및 페이징 블록들을 판독하려는 것을 계속한다. 페이징 블록 디코드 에러들이 너무 많아지면, 모바일 단말기는 셀의 이용을 잃어버리며, 셀을 포착하는 프로세스가 다시 시작되는 것이 고려된다. 셀들 및 채널들을 포착하는 프로세스는 잘 알려져 있다. 새로이 포착된 셀에서 디프 슬립 모드에 들어가기 전에, 본 발명에 따른 방법은 새로운 긴 측정을 함으로서 처음부분부터 다시 시작될 것이다.

본 발명은, 원격통신 네트워크의, 고속 클록 및 저속 클록을 포함하는 모바일 단말기와, 외부국으로부터의 신호 버스트들의 도달 시간을 측정 및 이용함으로써 전속 클록을 동기하여 유지하는 수단을 더 제공한다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 단지 예로서 이제 서술될 것이다.

도 1을 참조하여, 원격통신 네트워크(N)는 복수의 모바일 단말기들(예를 들어, 셀룰러 폰들)을 포함하며, 그중 하나가 (1)에 도시된다. 모바일 단말기는, 프로세싱 회로(2)와, 13 MHz에서 동작하는 고속 클록인, CLK_REF(3)을 포함한다. 단말기는 또한 저속 클록(5)인, CLK_32 KHz을 통합하는 디프 슬립 모듈(4)을 포함한다.

셀룰러 시스템에서, 기지국(7)은 각각의 셀의 중심에 놓여있으며, 데이터가 공지된 방식으로 모바일 단말기에 의해 전송 및 수신될 수 있도록 공지된 방식으로 각각의 모바일 단말기와 통신한다. 이것은 음성 통신, 데이터 통신, 비디오 통신, 시그널링 정보 또는 임의의 다른 전송 등일 수 있다. 기지국은 프로세싱 수단(8)과 클록(9)을 포함한다. 모바일 단말기(1)가 기지국(7)과 액티브 통신(active communication)을 할 때, 고속 클록(3)이 타이밍 목적들을 위해 이용되고 이것은 네트워크(또는 적어도 단말기가 데이터를 수신하는 기지국)로 록킹된다(locked). 기지국은, 동기화 채널들(SCH)과, 페이징 채널들(PCH)과 다른 것들을 포함하는, 많은 타입들의 신호들을 전송한다.

GSM에서, PCH는 모바일 단말기 호출 또는 데이터 전송을 시작하기 위해서 미리 결정된 시간 슬롯들에서 기지국에 의해 송신된 페이징 채널이다. SCH는 대응하는 셀 상에서 이동국들의 초기의 정확한 동기화를 허용하는 기지국에 의한 동기화 채널 브로드캐스트(Synchronisation CHannel broadcast)이다. 이것은 특정 셀에 대한 프레임 수 및 다중프레임 수를 포함한다. SCH 버스트는, 완전히 동기화되지 않았을지라도, 이동국이 버스트를 잡는 것을 허용하면서, 정상 버스트, 예를 들어, PCH 버스트(26 비트들)보다 더 넓은 미드앰블(midamble)(64 비트들)을 포함한다(통상적으로 이동국은 +/-20 비트들까지만큼 이동된 SCH 버스트를 잡으며, 한편 이것은 단지 +/-5 비트들만큼 이동된 정상 버스트를 잡을 수 있다). 그래서, SCH는 셀 및 이웃하는 셀들에 작용할 때 초기 동기화를 위한 GSM 표준 몸체(standard body)에 의해 정의되었다.

SCH 및 PCH는 GSM 및 아마도 다른 시스템들에 특정되어 있지만, 대부분의 무선 통신 시스템들은 페이징 채널들 및 동기화 채널들의 유사한 개념들을 이용한다. 본 발명은 이들에 또한 적용가능하다.

(전원이 꺼지는 것과 달리) 단말기가 들어갈 수 있는 가장 낮은 전류 드레인 상태는 디프 슬립으로 알려져 있다. 디프 슬립 모드에 있을 때, GSM 폰은 전력 소비를 크게 줄이기 위해 고속 클록 공급원을 스위칭 오프하고 저속 클록 공급원인 CLK_32 KHz(5)를 이용한다. 32 KHz 수정(crystal)은 자유로이 움직이며(free running), 전화가 그로부터 데이터를 수신하는 시스템에 록킹되지 않는다. CLK_32 KHz의 이용은 층 1이 네트워크와의 동기화를 유지하는 것을 허용한다. 이것은 또한 층 1 이벤트들 및 EXEC 이벤트들에 대해서 전화가 디프 슬립으로부터 벗어나게 하도록 셋업되는 것을 허용한다.

디프 슬립 모드에 들어가기 전에, 초기의 측정은 CLK_32 KHz와 CLK_REF 사이의 주파수 관계를 설정하도록 행해진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이것은 32 KHz 클록의 미리 결정된 수의 싸이클들(P2)에서 13 MHz 클록의 싸이클들의 수(P1)를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 도면은 개략적이다. 실제로는, 도시된 것보다 CLK_32 KHz의 각 싸이클에서 CLK_REF의 많은 싸이클들이 있을 것이다. 충분한 정확도를 얻기 위해, 이것에 요구되는 시간은 상황들과 기술에 의존할 것이다. 이것은 일반적으로 적어도 500 ms 걸린다. 이것은 예를 들어 지터, 램프 업/램프 다운 선명도(ramp up/ramp down sharpness), 온도 드리프트들에서의 감도 및 다른 고려사항들에 의존한다.

종래 기술의 방법들에서, 13 MHz 수정(crystal)은 수신된 신호에 의해 조정된다. 이것은 예측된 수신된 버스트들과 실제의 수신된 버스트들사이의 주파수 또는 위상 회전 비교들에 의해 행해진다. 그다음에, 32 KHz 클록의 드리프트는, 몇몇 하드웨어 로직(hardware logic)을 이용하여, 이동 단말기내의 두개의 클록들 사이의 주기 비율을 계산함으로써 측정된다.

본 발명에서, CLK_32 KHz와 CLK_REF 사이의 초기 주파수 관계를 설정하기 위해, 도 2에 관련하여 서술된 바와 같이, 초기 측정이 이루어진다. 이것은 시간 드리프트 오프셋을 위한 인자(seed)를 제공한다. 그다음에, 이동국(1)은 '아이들(idle)' 모드라 불릴 디프 슬립 모드에 들어간다. 전화가 깨어있을 때, 페이징 버스트들(PCH)은 기지국(7)으로부터 판독된다. 이것은 타이밍 상관 피크 오프셋이 기지국과 모바일 단말기 사이에서 계산되게 한다. 이것은 페이징 블록들(달리네트워크 버스트들이라 알려짐)의 도달 시간을 측정하여 행해질 수 있다. 그다음에, 슬립핑 이전 및 슬립핑 이후에 수신된 버스트들 사이의 타이밍 차이는 CLK_REF 대 CLK_32 KHz 상관을 갱신하는데 이용된다. 이러한 갱신은 타이밍 차이의 분율을 주파수 상관으로 동시에 평균하여 바람직하게 행해진다. 따라서, 네트워크(또는 기지국) 자체로부터 유도된 타이밍은 페이징 블록 주기에 단말기가 슬립핑하는 동안 CLK_32 KHz의 드리프트를 결정하는데 이용된다.

본 발명의 특징들은 이제 더 자세히 서술될 것이다.

본 발명의 실시예들에서, 모바일 단말기의 저속 클록의 드리프트는, 모바일 단말기의 저속 클록이 초기 측정들에 의해 정확하게 이미 튜닝된 후에, PCH 블록들의 도달 시간에 의해, 기지국의 고속 클록(13 MHz 클록)(9)에 기초하여 측정된다.

모바일 단말기가 (예를 들어, 약 500 내지 800 ms의 시간 주기동안, 통상적으로는 600 ms동안) 내부의 13 MHz 클록에 대해 32 KHz의 드리프트를 얻도록 초기 측정을 수행한 이후에, 단말기는 아이들 모드에 들어간다. 이러한 모드에서, 모바일 단말기는 DRX 주기들동안 저속 클록을 구동하고 액티브 주기동안에만 고속 클록을 구동한다. 저속 클록의 드리프트는 기지국으로부터 시그널링 블록들(페이징 블록들)의 도달 시간을 이용하여 측정된다.

GSM에서, DRX는 불연속 수신 모드(Discontinuous Reception mode)이다. DRX 주기는 GSM 및 다른 전화 시스템들에서 잘 알려져 있으며, 하나의 DRX 주기는 다중 프레임이고, 이것은 통상적으로 235 ms이다. 페이징 블록(PCH)은 통상적으로 약 20 ms이다. DRX 주기는 페이징 블록들사이의 다중프레임들의 수와 동일하다. 그래서,DRX2= 2 x 다중프레임들, DRX9= 9 x 다중프레임들 등이다.

도 3을 참조하면, 기지국으로부터의 PCH 블록의 버스트들이 (개략적으로) 도시된다. 사실상, 각각의 블록(10)은 4개의 블록 버스트들의 평균을 도시한다. 종래에는 GSM 시스템들에서, 4개의 버스트들이 페이징 블록에서 송신된다. PCH 블록이 전송되는 평균 시간이 T₀라면, 전체 버스트들이 수신되는 평균 시간인, 도달 시간 - ToA는 T₁이다. 블록들(10a 및 10b)은 4개의 버스트들에 대한 후속 블록들을 도시한다. 그다음에 이들은 계속될 것이다. 각각의 버스트들의 평균 도달 시간은, 시스템이 이제 록킹된 모드에 있으므로, 32 KHz를 이용하여 결정된다.

동기화가 완벽하다면, ToA는 0으로 유지될 것이다. 그러나, ToA는 다음을 포함하는 많은 이유들로 인해 변할 수 있다.

ㆍ한 블록에서 다른 블록으로의 다중경로 프로파일에서의 변화

ㆍ프로세스에서의 추정 에러

ㆍ모바일 단말기의 이동도 또는 32 KHz 클록의 드리프트

ToA's를 평균함으로써, 마지막 효과(32 KHz 클록의 드리프트 또는 모바일 단말기의 이동도)는 현저하게 된다. 따라서, 복수의 버스트들을 평균하는 것이 바람직하다(그러나, 필수적이지는 않음). 4개의 버스트들의 각각의 그룹들(예를 들어, 그룹 10b)의 평균 도달 시간은 4개의 버스트들의 마지막 그룹(예를 들어, 그룹 10a)의 평균 도달 시간과 비교된다. 따라서, ToA_Current는 도면에서 TOA_Previous와 비교된다.

그다음에, 적합한 공식이 32 KHz 클록의 드리프트를 조정하는데 이용된다. 이러한 공식은, 이 기술분야의 숙련된 자에게 분명한, 많은 형태들을 취할 수 있다. 하나의 (제한적이지 않은) 예가 하기에 서술된다.

버스트들의 다음 그룹이 수신될 때, 도달 시간은 이전의 그룹의 도달 시간과 비교되고, 그다음에 드리프트는 다시 조정될 수 있다. 이것은 모바일 단말기가 아이들 모드에 있는 동안 계속된다.

32 KHz 클록의 드리프트를 조정하는 한 공식은 다음과 같다.

Drift_32 = 1/알파 * 델타T/T_32 (델타T와 T_32 모두는 쿼터 비트(quarter bit))

여기서 알파 = 5*(DRX_period/2 초)

T_32는 후속 ToA's 사이의 32 KHz 클록에 의해 소비된 시간이다.

델타T는 ToA와 동일하지만, 통상적으로 -4 내지 +4의 쿼터 비트들의 범위내에서 클립핑된다. 델타T는 층 1 타이머 카운터들을 조정하는데 또한 이용된다.

T_32가 DRX_period/2 이하라면, 측정은 버려진다.

그래서, DRX9에 대해 알파=5이고, DRX2에 대해 알파=2이다.

계수 알파는 주파수 상관으로의 타이밍 차이의 부분(즉, 분율)만을 고려하는데 이용된다.

drift_coefficient가 주어진 수의 32 KHz 주기들에 13 MHz 주기들의 수를 제공하는 분율 비라는 것을 알면, 다음 식이 성립한다.

drift_coefficient = drift_coefficient x(1-drift_32)

디프 슬립 모드는 이제 갱신된 드리프트 계수로 넘겨질 수 있고, 32 KHz 클록의 드리프트는 실질적으로 허용된다.

이전의 기술들로, 여분의 SCH 버스트들이 부가되어야 한다. 이들 불필요한 SCH 버스트들은 이제 제거될 수 있다. SCH가 제거되자마자, 32 KHz 클록의 정확도가 무엇이든지, 총 타이밍 에러(다중경로, 이동도, 클록 드리프트들, 클립핑 및 라운딩 에러들, 및 하드웨어 불확실성들을 포함)에 대한 훨씬 더 높은 제한조건이 있으며, 수신된 신호는 일반적으로 두개의 페이징 블록들사이의 중간의 [-5,5] 비트들에서 유지될 필요가 있다.

시간 체킹 알고리즘은 페이징 블록들에 의해 동기화를 유지해야 한다. 이것은 첫째로 시간 조정이 블록을 시그널링하는(+/-1 비트의 클립핑) 셀에 각각 작용한 이후에 행해지고 둘째로 기지국으로부터의 신호가 [-5,5] 비트들 범위에서 유지되는 것을 의미한다.

32 KHz를 추정하는데 선택된 알고리즘이 무엇이든지, 상기에 서술된 알고리즘은 이용될 수 있는 몇몇 중 단지 하나라는 점이 기억되어야 하고, 그때 (비트들로 된) 에러들은 다음으로 인해 나타날 수 있다.

몇몇 다중 경로 프로파일들(예를 들어, 구릉진 지역(hilly terrain))의 경우에 [-4,+4]

클록 드리프트(clock drift) 및 이동도(mobility)에 대해 [-0.6,+0.6]

라운딩 에러들(rounding errors)에 대해 [-0.3,+0.3]

32 KHz로/로부터 스위칭할 때 하드웨어내의 지터에 대한 공급으로서의 [-0.3,+0.3]

몇몇 11개의 상관들이 모바일 단말기의 신호 프로세서에 의해 수행되고 있다는 것이 발견된다. 그러므로, 각각의 측면에 부가적인 한 비트 마진으로, 상기에 서술된 [+4,-4] 비트 스위치들을 획득할 수 있다. 이것은 SCH 버스트로부터보다 훨씬 적으며, 그래서 ToA 값들을 추정하기 위해 정확한 알고리즘을 갖는 것이 중요하다.

시그널링 블록에서 버스트 위치를 정의하는 것이 첫째로 중요하며, 도달 시간이 측정된다. 상관들을 수행한 이후에, 최대 상관 피크의 위치가 얻어진다. 본 발명의 일 실시예에서, 에너지 윈도우의 중간은 시그널링 블록내의 버스트의 위치인 것으로 정의된다. 다른 실시예들에서, 상이한 측정이 이루어질 수 있다. 그러나, 에너지 윈도우의 중간을 이용함으로써, 하나 이상의 경로(예를 들어, 직접적이고 지연된 경로들)가 검출되자마자, 모바일 단말기는 중간의 것들을 동기화할 수 있다. 이것은 더 안정한 시간 베이스를 발생시킨다. 이것은 또한, 통상적으로 +/-0.5에서 +/-0.3비트로, 라운딩 에러를 감소시킨다.

부가적인 특징은 시그널링 블록의 전체적인 ToA를 얻기 위해서 복수의 개별적인 ToA's를 평균하는 선택이다. 서술된 바와 같이, 양호한 실시예에서, 4개의 개별적인 ToA's가 평균된다. 그러나, 이것보다 많거나 적은것도 평균될 수 있다. 그와같은 평균은 하나의 SCH 버스트에 의한 시간 추적(time tracking)보다 빠른 페이딩(fast fading) 경우들에서 더 양호하다. 그다음에, 평균 계산은 잡음비 또는 각각의 개별 버스 등에 대한 임의의 다른 품질의 지시자를 고려함으로써 현재의 방법들에 비해 더 향상될 수 있다. 일 예에서 다음과 같다.

ToA = sum(SNRi*ToAi)/sum[SNRi] i=1,4에 대해서

ToA 값들은, 모바일 단말기의 시간 베이스(time base)의 유연한 갱신(smooth update)을 보장하면서, (현재 층 1에서 SCH에 대해 +/-0.5비트 대신에 +/-1 비트만큼) 시간 조정을 적용하기 전에 먼저 클립핑될 수 있다(델타T).

델타T 값들은, (전류의 블록당 쿼터 비트 이하로 제한된) 32 KHz 드리프트 계수의 유연한 갱신을 보장하면서, 32 KHz 드리프트 추정에 대해 고려되기 전에 더 필터링될 수 있다.

모바일 단말기가 페이징 블록을 디코딩할 수 없거나, 다운링크 시그널링 실패가 있다면, 후속 SCH 블록들을 판독하려 하는 것으로 되돌아갈 수 있다. 이것은, 예를 들어, 블록들이 기대되는 정상 윈도우 밖에 있다면 극단적인 다중경로 경우들로, 또는 32 KHz 클록이 매우 빨리 드리프트하게 할 수 있는 극단적인 온도 변화들로, 발생할 수 있다. DRX9에 대해, 이러한 드리프트는 초당 0.2 ppm보다 커야만 할 것이다.

다운링크 시그널링 실패의 정의는 GSM에 의해 특정된다.

SCH가 그와같은 시도를 디코딩한다면, 셀 타이밍은 갱신될 수 있고, 페이징 블록을 판독하려는 다음 시도는 더 성공적으로 되기 쉽다. 대안으로, SCH가 디코딩하지 않는다면, 모바일 단말기는 SCH와 페이징 블록들을 판독하려는 것을 계속한다. 페이징 블록 디코드 에러들이 너무 많아지면, 셀은 놓친 것으로 간주되고 셀을 포착하려는 프로세스가 다시 시작되어야 한다. 새로이 포착된 셀상의 디프 슬립 모드에 들어가기 전에, 프로세스는 CLK_REF와 CLK_32 KHz사이의 관계를 결정하도록 새로운 긴 측정을 함으로써 처음부분부터 시작해야 한다.

일 실시예에서, +/-0.6 비트들은 32 KHz 클록의 이동도 에러들 및 드리프트 부정확도 추정을 위해 허용된다. ToA's로부터 드리프트를 추정하는데 이용되는 알고리즘은 이들 에러들을 +/-0.6 비트들 범위에서 양호하게 유지해야 한다.

한가지 문제가 모바일 단말기의 이동도와 함께 발생한다. 단말기가 기지국으로부터 또는 기지국을 향해 이동한다면, 클록 주파수상에 어떤 효과가 있을 것이고, 물론 도플러 효과가 작용하기 시작한다. 각각 2초인 +/-0.15 쿼터 비트들인, 시간당 250 km의 방사상 속도에서, 이동도는 32 KHz 드리프트로서 나타날 것이다. 이것은 본 발명의 실시예들에서 자동적으로 조정될 것이다.

다음의 표 1은 DRX9의 최악의 경우에 대한 평균 파라미터의 튜닝을 표시한다.

표 1

그다음에, 조정될 수 있는 최대 수정 드리프트(crystal drift)는 (1/알파)*(델타T = 3.69us)/(T_32=2s)로부터 추론된다. 그 값은 분당 드리프트를 제공하도록(60s/T_32=2s)에 의해 곱해진다. 온도 변화들이 때때로 이것들보다 높다면, SCH 디코딩을 이용하는 회복 메커니즘이 시도될 수 있다.

32 KHz 추정의 정확도에 관하여, 다음과 같은 최악의 경우가 고려되었다.

-4 비트들의 지연된 경로들을 가진, 구릉진 지역 프로파일(hilly terrain profile)과,

2개의 극단적인 시나리오들; 모바일 단말기가 직접적 경로상에서 동기화되고, 지연된 경로로 갑자기 스위칭하는, 시나리오 1과, 그 반대가 발생하는 시나리오 2.

도 4는, 블록들(11a 및 11b)사이에서, 단말기가 지연된 경로와 직접적 경로 사이에서 스위칭하는, 시나리오를 개략적으로 도시한다. 도면은, 모바일 단말기가 블록 11_b(-4 비트들의 ToA)를 정확하게 수신할 수 있다면, 시간 베이스 3개 블록들을 이후에 회복하고, 32 KHz 클록 드리프트 추정상의 에러가 낮은 값(-0.6 비트)에서 유지된다는 것을 도시한다. 이러한 에러 드리프트는 0으로 빨리 되돌아온다(예를 들어, 7번째 블록상의 -0.4비트, 9번째 블록상의 -0.2비트들 등).

본 발명의 실시예들에서, 초기 측정은 모바일 단말기의 13 MHz 클록에 대한 32 KHz 클록의 드리프트를 위해 취해진다. 다양한 방법들이 이것들을 위해 이용될 수 있다. 한 방법에서, 하드웨어 디프 슬립 모듈에 의해, 대략 1초의 초기 측정이 이루어질 수 있고, 이것은 두개의 쿼터 비트들 정확도를 얻는데 충분하다.

제 2 의 대안에서, 한 세트의 복수의 SCH's(일실시예에서 10)가 추정된 초기의 32 KHz 드리프트를 평균하는데 이용될 수 있다.

이들 또는 다른 방법들의 선택은 전력 소비와 이 분야의 숙련된 자에게 분명할 다른 고려사항들에 의존할 수 있다. 제 1 옵션은, 층 1 타이머가 동작하지 않는다고 가정하면, 현재의 GSM 무선장치들에서 대략 30 mW를 소비하기 쉽다. 그렇지 않으면, 이것은 대략 50 mW일 것이다. 제 2 옵션은 대략 10 x 2 mW = 20 mW의 전력 소비를 포함하기 쉽다.

그러나, 옵션 1은, 선택 모드에 있는 동안 측정들을 하며, 걸리는 시간이 1초 대신에 500 ms가 되도록 최적화될 수 있다(따라서 두개의 방법들은 전력 소비의 관점에서 매우 가까울 수 있다).

본 발명의 실시예들에서, 불필요한 FCH 및 SCH 윈도우들이 제거된다. 현재 이용가능한 설계들에 비해, 28% 또는 그이상까지의 대기 시간 개선들이 달성될 수 있다는 것이 추정되었다.

상기에 서술된 실시예들에서, CLK_32KHz가 CLK_32KHz의 미리 결정된 수의 싸이클들에서 CLK_ref의 싸이클들의 수를 측정함으로써 CLK_ref와 초기에 동기화된다. 대안으로, 두개의 클록들은 완전히 독립될 수 있다. 이것은 SCH 버스트들의 ToA's를 측정하도록 CLK_32KHz를 초기에 이용하여 달성될 수 있다. 그다음에, 이것은 디프 슬립 모드전에 CLK_32KHz를 초기에 동기화한다. 32 KHz 클록은 SCH 버스트들(I30ppm)을 잡도록 충분히 정확해야 한다.

Claims

원격 통신 네트워크의, 저속 클록과 고속 클록을 갖는, 모바일 단말기의 시간 동기화를 유지하는 방법으로서,

상기 저속 클록은 상기 원격국으로부터의 신호 버스트들의 도달 시간을 이용함으로써 원격국의 클록과 동기하여 적어도 부분적으로 유지되는, 시간 동기화 유지 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 저속 클록과 상기 네트워크 사이에 초기 동기화를 설정하도록 초기 측정을 하는 단계와, 디프 슬립 모드(deep sleep mode)에 들어가는 단계와, 상기 저속 클록의 주파수 드리프트를 조정하도록, 상기 저속 클록에 의해 측정된, 상기 네트워크내의 원격국으로부터 블록들을 페이징하는 도달 시간을 이용하는 단계를 포함하는, 시간 동기화 유지 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 모바일 단말기의 상기 고속 및 저속 클록들 사이의 주파수 관계를 설정하도록 초기 측정을 하는 단계와, 디프 슬립 모드에 들어가는 단계와, 상기 저속 클록의 주파수 드리프트를 조정하도록, 상기 저속 클록에 의해 측정된, 상기 네트워크내의 원격국으로부터 블록들을 페이징하는 도달 시간에 기초하여 상기 관계를갱신하는 단계를 포함하는, 시간 동기화 유지 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 초기 측정은 상기 저속 클록의 미리 결정된 수의 싸이클들에서 상기 모바일 단발기의 고속 클록의 싸이클들의 수를 측정하는 단계를 포함하는, 시간 동기화 유지 방법.
제 1 항에 있어서,

블록들을 페이징하는 도달 시간들은 상기 모바일 단말기의 저속 클록과 네트워크 고속 클록사이의 타이밍 상관 피크 오프셋들을 측정하는데 이용되고, 상기 상관 피크 오프셋 값들은 상기 저속 클록의 주파수 드리프트를 조정하는데 이용되는, 시간 동기화 유지 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 상관 피크 오프셋의 일부분이 상기 저속 클록의 주파수 드리프트에 기인하며, 상기 일부분을 시간 드리프트 오프셋에 대해 평균하는 단계와, 전체 주파수 드리프트들을 조정하도록 조정값을 유도하는 단계를 더 포함하는, 시간 동기화 유지 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 타이밍 차이의 분율을 상기 주파수 상관으로 동시에 평균함으로써, 상기 단말기의 저속 및 고속 클록들 사이의 상관을 갱신하도록 네트워크 버스트들 사이의 타이밍 차이들을 이용하는 단계를 포함하는, 시간 동기화 유지 방법.
제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,

초기 측정은, 상기 저속 클록의 초기 동기화를 설정하도록, 적어도 500 ms의 주기동안 행해지는, 시간 동기화 유지 방법.
제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,

모바일 전화 시스템에서, 모바일 단말기가 타이밍 상관을 위한 페이징 블록들을 디코딩할 수 없다면, 2차 회복 메커니즘을 이용하는, 시간 동기화 유지 방법.
제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

모바일 전화 시스템에서, 다운링크 신호 실패가 검출된다면, 2차 회복 메커니즘이 이용되는, 시간 동기화 유지 방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 회복 메커니즘은, SCH를 판독하는 단계와, 상기 단말기가 상기 SCH를 디코딩할 수 있다면, 상기 저속 클록의 타이밍을 갱신하는 단계를 포함하는, 시간 동기화 유지 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 SCH가 디코딩될 수 없다면, 상기 모바일 전화는 셀을 재포착하는 프로세스를 일으키고, 고속 및 저속 클록들 사이의 관계를 설정하도록 다른 초기 측정을 시작하는, 시간 동기화 유지 방법.
제 2 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,

시그널링 버스트의 전체 도달 시간은 복수의 개별 도달 시간을 평균함으로써 유도되는, 시간 동기화 유지 방법.
제 13 항에 있어서,

평균은 4개의 버스트들에 대해 취해지는, 시간 동기화 유지 방법.
제 2 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,

도달 시간 값들은 시간 조정을 적용하기 전에 클립핑되는, 시간 동기화 유지 방법.
제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 단말기는 셀룰러 전화 시스템의 모바일 단말기이고, 상기 저속 클록은 32 KHz의 공칭 레이트(nominal rate)를 갖고, 상기 고속 클록은 13 MHz의 공칭 레이트를 갖는, 시간 동기화 유지 방법.
디프 슬립 모드에서, 고속 및 저속 클록들을 갖는, 모바일 단말기의 시간 동기화를 유지하는 방법으로서,

상기 고속 및 저속 클록들 사이의 주파수 관계를 설정하도록 초기 측정을 하는 단계와, 디프 슬립 모드에 들어가는 단계와, 상기 단말기를 깨우고 상기 모바일 단말기의 저속 클록과 네트워크 고속 클록 사이의 타이밍 상관 피크 오프셋들을 측정하는 단계와, 상기 저속 클록의 주파수 드리프트를 조정하도록 상기 상관 피크 오프셋 값들을 이용하는 단계를 포함하는, 시간 동기화 유지 방법.
원격통신 네트워크의 모바일 단말기로서,

고속 클록 및 저속 클록과, 외부국으로부터의 신호 버스트들의 도달 시간을 측정 및 이용하여 상기 저속 클록을 동기화되게 유지하는 수단을 포함하는, 모바일 단말기.
제 18 항에 있어서,

상기 외부국으로부터 페이징 블록들의 도달 시간들을 측정하는 수단과, 상기 저속 클록의 주파수 드리프트를 조정하도록 도달 시간들을 이용하는 수단을 포함하는, 모바일 단말기.
모바일 단말기의 시간 동기화를 유지하는 방법으로서,

실질적으로, 첨부된 도면들을 참조하여 윗글에서 서술된 바와 같고, 첨부된 도면들에 의해 예시된 바와 같은, 시간 동기화 유지 방법.
실질적으로, 모바일 단말기의 시간 동기화를 유지하는 방법으로서의 모바일 단말기로서,

실질적으로, 첨부된 도면들을 참조하여 윗글에서 서술된 바와 같고, 첨부된 도면들에 의해 예시된 바와 같은, 모바일 단말기.