专利名称：在umts手机中补偿信号到达时间变化的设备和方法
技术领域：
本发明涉及工作在GSM和UMTS网络中的双模式移动电话手机。
背景技术：
工作在GSM和UMTS网络中的双模式移动电话手机必须进行与GSM和UMTS网络的定期同步测量。当电话没有进行通话时，这不是问题，因为有足够的时间可以用于执行所有需要的测量。同样，当电话在UMTS网络上通话时，可用命令产生传输间隙，从而释放时间用于与GSM网络同步。
不过，当电话在GSM网络上通话时，在UMTS网络上的测量只能在长度为一个GSM帧并且大约120微秒分隔的空闲周期中被执行。一些UMTS测量占用大于120毫秒用于执行并且因此必须在一个以上的空闲帧上分隔。因此，为了成功完成这样的测量，手机必须跟踪UMTS帧定时(如在第一个GSM空闲帧中建立的)直到当UMTS测量可以被继续或者完成的下一个GSM空闲帧。
这种时基中需要的精确度依赖于UMTS解码器的窗口尺寸。由于窗口尺寸直接与所需要的处理功率相关，因此消耗解码器的功耗，窗口尺寸需要被保持得尽可能小。不幸的是，可用于定时UMTS操作的唯一时钟是GSM时钟，这显著地关于UMTS系统的时基而变化。此外，UMTS信号的到达时间会随着手机向UMTS基站或者离开UMTS基站的方向移动。因此，时基的尺寸和到达时间变化以及因此所需要的窗口尺寸依赖于三个因素1.各自基站的UMTS与GSM网络之间的差。
2.由接收的GSM信号频率中的多普勒漂移所引起的GSM时钟中的误差(由于手机相对于GSM基站的运动)，由于GSM时钟会在接收的频率上跟踪，而不是GSM信号的发射频率。
3.应归于手机相对于UMTS基站的运动的到达手机的UMTS信号所经历的变化的定时延迟。
关于第1点，在手机中无法做任何事情。使用基于GSM网络中提供的定时超前(TA)机制的预测技术可以补偿第2点。这可以在我们于2001年4月20日提交的英国专利申请no.0109794.8中解决。
发明内容
本发明的一个优选实施例提供用于补偿UMTS中变化的时间延迟影响(上述第3点)的设备。通过最小化UMTS定时误差的这个源，尤其是当用于与第2点的补偿组合时，引起UMTS解码器中需要的窗口尺寸下至加上或者减去一个抽样，并且因此将所需要的处理功率减少大于40％。
在下面讨论的所附权利要求中更准确地定义了本发明。
下面结合附图举例描述本发明的优选实施例，其中图1是现有突发模式接收过程的框图；以及图2是体现本发明的突发模式接收过程的框图。
具体实施例方式
信号从UMTS基站到达手机所需要的时间可以被根据信号的速度和它必须经过的距离而简单地计算。如果手机沿着接收机和发送机之间的轴线运动，则当信号从基站向手机运动时，从信号被发送的时间到信号被接收的时间由信号经历的绝对延迟将与所经过的距离和沿轴线的运动方向成比例地变化。
在如图1所示的现有第一模式接收过程中，手机使用GSM时钟来确定何时它预期UMTS信号到达。这在步骤2中进行，并且在步骤4，接收窗口在预期的到达时间打开。在块6中测量信号的实际到达时间，并且在步骤8中，获得测量的达到时间与预期的到达时间之间的误差。在步骤10中，根据测量的误差获得对于UMTS时基的更新，并且在步骤12中，该更新被应用于UMTS时基。然后，该时基被在2中用于计算下一个UMTS信号的预期到达时间。
在这个实施例中，手机使用GSM时钟来确定何时它预期UMTS信号到达并且因此打开接收窗口。通过测量信号的预期到达时间和实际到达时间之间的差，就可以捕获GSM时钟时基与UMTS信号延迟中的任何变化的组合影响的测量。如果使用UK专利申请no.0109794.7中描述的技术将GSM时基误差的影响(上述第2点)最小化，则结果的差将被减小并且然后应当主要是由于手机的运动而自从上一个信号被接收到以来的信号传播延迟中的变化的测量。UK专利申请no.0109794.8中提出的方法利用移动手机通过使用定时超前信号来确定手机相对于基站的运动变化速率来校正GSM信号中的多普勒漂移。定时超前是手机和基站之间距离的具有大约55米分辨率的粗略测量。定时超前数据中的变化被检测到，并且在预定时间间隔之后，定时超前数据被再次检查以便察看它是否已经改变。如果是，则获得对于UMTS信号的校正。
本发明的一个优选实施例通过测量定时差值并且将其存储和与多个先前记录的值相比较以确定当前的平均延迟改变速率，从而补偿现在主要是归因于信号传播延迟中的变化的测量的定时差值。然后，这个平均延迟变化速率被用于确定下一个预期的到达时间，从而最小化由信号传播延迟中可预测的变化所引起的预期的和实际的信号到达时间之间的差值。这样，关于先前对于UMTS信号传播延迟的变化的信息被用于预测未来的变化并且因此减小需要的窗口尺寸。
图2的系统表示在体现本发明的手机中出现的情况。这类似于图1，除了提供有一个预测块14之外，该预测块获得在步骤8中获得的测量误差的滑动窗口平均值，以便确定在测量的到达时间和预期的到达时间之间的差值中的平均误差。预定的最大数量的抽样被使用，并且这个数量可以根据需要而改变。通常，它将被设置在手机中。然后，在步骤4中使用这个平均误差作为对于预期的到达时间的校正。这样，例如，利用以固定速率运动的手机，平均误差将相对固定，并且这将给出良好的校正。即使对于不是以固定速率运动的手机，也可以从通过平均误差的校正中获得一些优点。
特别地，通过跟踪平均时基，就可能提供对于时基误差的被预测的校正，从而减小遇到的实际时基误差。在例如高速公路上以固定速率行驶的一辆运动的汽车中，这基本上消除了时基误差。关于更加不规则的运动，校正不太有用，但是系统能够被设置来适合于时基误差中的潜在趋势。
权利要求
1.一种在UMTS工作模式中校正双模式移动电话中的时基误差的方法，包括步骤测量信号的到达时间，将信号的到达时间与预期的到达时间相比较以获得一个时基误差信号，关于时基误差而校正时基，在预定的一段时间上获得平均时基误差值，将一个预测的时基误差应用到预期的到达时间上以减小获得的时基误差的大小。
2.用于在UMTS工作模式中校正双模式移动电话中的时基误差的设备，包括用于测量信号到达时间的装置、用于从信号的测量到达时间和预期到达时间获得时基误差的装置、用于利用时基误差来校正时基的装置、用于在预定的一段时间上获得平均时基误差的装置、用于将一个预测的校正应用到预期的到达时间以便减小时基误差的大小的装置。
3.一种基本上如这里所描述的用于在双模式移动电话中校正UMTS时基误差的方法。
4.一种基本上如这里结合附图所描述的用于在双模式移动电话中校正UMTS时基误差的设备。
全文摘要
通过测量信号的到达时间(6)将到达时间与预期的达到时间相比较(2)来校正双模式移动电话中的时基误差。利用测量的误差信号来校正时基误差(10，12)。从测量的误差中在预定的时基周期上获得平均时基误差(14)。据此，预测的误差被使用来校正信号的预期到达时间(4)。
文档编号H04W56/00GK1406092SQ0213159
公开日2003年3月26日 申请日期2002年9月10日 优先权日2001年9月11日
发明者A·惠勒 申请人:日本电气株式会社