在umts手機中補償信號到達時間變化的設備和方法
2023-05-28 02:54:56 1
專利名稱：在umts手機中補償信號到達時間變化的設備和方法
技術領域：
本發明涉及工作在GSM和UMTS網絡中的雙模式行動電話手機。
背景技術：
工作在GSM和UMTS網絡中的雙模式行動電話手機必須進行與GSM和UMTS網絡的定期同步測量。當電話沒有進行通話時，這不是問題，因為有足夠的時間可以用於執行所有需要的測量。同樣，當電話在UMTS網絡上通話時，可用命令產生傳輸間隙，從而釋放時間用於與GSM網絡同步。
不過，當電話在GSM網絡上通話時，在UMTS網絡上的測量只能在長度為一個GSM幀並且大約120微秒分隔的空閒周期中被執行。一些UMTS測量佔用大於120毫秒用於執行並且因此必須在一個以上的空閒幀上分隔。因此，為了成功完成這樣的測量，手機必須跟蹤UMTS幀定時(如在第一個GSM空閒幀中建立的)直到當UMTS測量可以被繼續或者完成的下一個GSM空閒幀。
這種時基中需要的精確度依賴於UMTS解碼器的窗口尺寸。由於窗口尺寸直接與所需要的處理功率相關，因此消耗解碼器的功耗，窗口尺寸需要被保持得儘可能小。不幸的是，可用於定時UMTS操作的唯一時鐘是GSM時鐘，這顯著地關於UMTS系統的時基而變化。此外，UMTS信號的到達時間會隨著手機向UMTS基站或者離開UMTS基站的方向移動。因此，時基的尺寸和到達時間變化以及因此所需要的窗口尺寸依賴於三個因素1.各自基站的UMTS與GSM網絡之間的差。
2.由接收的GSM信號頻率中的都卜勒漂移所引起的GSM時鐘中的誤差(由於手機相對於GSM基站的運動)，由於GSM時鐘會在接收的頻率上跟蹤，而不是GSM信號的發射頻率。
3.應歸於手機相對於UMTS基站的運動的到達手機的UMTS信號所經歷的變化的定時延遲。
關於第1點，在手機中無法做任何事情。使用基於GSM網絡中提供的定時超前(TA)機制的預測技術可以補償第2點。這可以在我們於2001年4月20日提交的英國專利申請no.0109794.8中解決。
發明內容
本發明的一個優選實施例提供用於補償UMTS中變化的時間延遲影響(上述第3點)的設備。通過最小化UMTS定時誤差的這個源，尤其是當用於與第2點的補償組合時，引起UMTS解碼器中需要的窗口尺寸下至加上或者減去一個抽樣，並且因此將所需要的處理功率減少大於40％。
在下面討論的所附權利要求中更準確地定義了本發明。
下面結合附圖舉例描述本發明的優選實施例，其中圖1是現有突發模式接收過程的框圖；以及圖2是體現本發明的突發模式接收過程的框圖。
具體實施例方式
信號從UMTS基站到達手機所需要的時間可以被根據信號的速度和它必須經過的距離而簡單地計算。如果手機沿著接收機和發送機之間的軸線運動，則當信號從基站向手機運動時，從信號被發送的時間到信號被接收的時間由信號經歷的絕對延遲將與所經過的距離和沿軸線的運動方向成比例地變化。
在如圖1所示的現有第一模式接收過程中，手機使用GSM時鐘來確定何時它預期UMTS信號到達。這在步驟2中進行，並且在步驟4，接收窗口在預期的到達時間打開。在塊6中測量信號的實際到達時間，並且在步驟8中，獲得測量的達到時間與預期的到達時間之間的誤差。在步驟10中，根據測量的誤差獲得對於UMTS時基的更新，並且在步驟12中，該更新被應用於UMTS時基。然後，該時基被在2中用於計算下一個UMTS信號的預期到達時間。
在這個實施例中，手機使用GSM時鐘來確定何時它預期UMTS信號到達並且因此打開接收窗口。通過測量信號的預期到達時間和實際到達時間之間的差，就可以捕獲GSM時鐘時基與UMTS信號延遲中的任何變化的組合影響的測量。如果使用UK專利申請no.0109794.7中描述的技術將GSM時基誤差的影響(上述第2點)最小化，則結果的差將被減小並且然後應當主要是由於手機的運動而自從上一個信號被接收到以來的信號傳播延遲中的變化的測量。UK專利申請no.0109794.8中提出的方法利用移動手機通過使用定時超前信號來確定手機相對於基站的運動變化速率來校正GSM信號中的都卜勒漂移。定時超前是手機和基站之間距離的具有大約55米解析度的粗略測量。定時超前數據中的變化被檢測到，並且在預定時間間隔之後，定時超前數據被再次檢查以便察看它是否已經改變。如果是，則獲得對於UMTS信號的校正。
本發明的一個優選實施例通過測量定時差值並且將其存儲和與多個先前記錄的值相比較以確定當前的平均延遲改變速率，從而補償現在主要是歸因於信號傳播延遲中的變化的測量的定時差值。然後，這個平均延遲變化速率被用於確定下一個預期的到達時間，從而最小化由信號傳播延遲中可預測的變化所引起的預期的和實際的信號到達時間之間的差值。這樣，關於先前對於UMTS信號傳播延遲的變化的信息被用於預測未來的變化並且因此減小需要的窗口尺寸。
圖2的系統表示在體現本發明的手機中出現的情況。這類似於圖1，除了提供有一個預測塊14之外，該預測塊獲得在步驟8中獲得的測量誤差的滑動窗口平均值，以便確定在測量的到達時間和預期的到達時間之間的差值中的平均誤差。預定的最大數量的抽樣被使用，並且這個數量可以根據需要而改變。通常，它將被設置在手機中。然後，在步驟4中使用這個平均誤差作為對於預期的到達時間的校正。這樣，例如，利用以固定速率運動的手機，平均誤差將相對固定，並且這將給出良好的校正。即使對於不是以固定速率運動的手機，也可以從通過平均誤差的校正中獲得一些優點。
特別地，通過跟蹤平均時基，就可能提供對於時基誤差的被預測的校正，從而減小遇到的實際時基誤差。在例如高速公路上以固定速率行駛的一輛運動的汽車中，這基本上消除了時基誤差。關於更加不規則的運動，校正不太有用，但是系統能夠被設置來適合於時基誤差中的潛在趨勢。
權利要求
1.一種在UMTS工作模式中校正雙模式行動電話中的時基誤差的方法，包括步驟測量信號的到達時間，將信號的到達時間與預期的到達時間相比較以獲得一個時基誤差信號，關於時基誤差而校正時基，在預定的一段時間上獲得平均時基誤差值，將一個預測的時基誤差應用到預期的到達時間上以減小獲得的時基誤差的大小。
2.用於在UMTS工作模式中校正雙模式行動電話中的時基誤差的設備，包括用於測量信號到達時間的裝置、用於從信號的測量到達時間和預期到達時間獲得時基誤差的裝置、用於利用時基誤差來校正時基的裝置、用於在預定的一段時間上獲得平均時基誤差的裝置、用於將一個預測的校正應用到預期的到達時間以便減小時基誤差的大小的裝置。
3.一種基本上如這裡所描述的用於在雙模式行動電話中校正UMTS時基誤差的方法。
4.一種基本上如這裡結合附圖所描述的用於在雙模式行動電話中校正UMTS時基誤差的設備。
全文摘要
通過測量信號的到達時間(6)將到達時間與預期的達到時間相比較(2)來校正雙模式行動電話中的時基誤差。利用測量的誤差信號來校正時基誤差(10，12)。從測量的誤差中在預定的時基周期上獲得平均時基誤差(14)。據此，預測的誤差被使用來校正信號的預期到達時間(4)。
文檔編號H04W56/00GK1406092SQ0213159
公開日2003年3月26日 申請日期2002年9月10日 優先權日2001年9月11日
發明者A·惠勒 申請人:日本電氣株式會社