タイミングの進み

GSM携帯電話規格では、タイミング アドバンス( TA ) 値は、携帯電話から基地局に信号が到達するまでの時間の長さに対応します。GSM は無線インターフェイスでTDMA技術を使用して、複数のユーザー間で単一の周波数を共有し、周波数を共有する個々のユーザーに連続したタイムスロットを割り当てます。各ユーザーは、8 つのタイムスロットの 1 つ内で 8 分の 1 未満の時間、定期的に送信します。ユーザーは基地局からさまざまな距離におり、電波は光の有限の速度で移動するため、スロット内の正確な到着時間を使用して、基地局は携帯電話までの距離を判断できます。電話がタイムスロット内でトラフィックのバーストを送信できる時間は、隣接するユーザーとの衝突を防ぐためにそれに応じて調整する必要があります。タイミング アドバンス (TA) は、この調整を制御する変数です。

技術仕様3GPP TS 05.10 ^[1]および TS 45.010 ^[2]では、TA 値の調整手順について説明しています。TA 値は通常 0 から 63 の間で、各ステップは 1 ビット期間 (約 3.69 マイクロ秒) の前進を表します。電波は毎秒約 300,000,000 メートル (つまり、毎秒 300 メートル) で移動するため、1 つの TA ステップは往復距離 (伝播範囲の 2 倍) の約 1,100 メートルの変化を表します。つまり、モバイルと基地局間の範囲が 550 メートル変化するごとに TA 値が変化します。この 63 × 550 メートルの制限は、デバイスが基地局から離れることができる最大 35 キロメートルであり、セル配置距離の上限です。

継続的に調整される TA 値により、隣接するタイムスロットの他のユーザーとの干渉が回避され、データ損失が最小限に抑えられ、モバイル QoS (通話サービス品質) が維持されます。

タイミング アドバンスは、他の変数と組み合わせることでGSM ローカリゼーションがデバイスの位置を特定し、携帯電話ユーザーを追跡できるようになるため、プライバシーと通信セキュリティにとって重要です。TA は、空間分割多重アクセスシステムで送信電力を調整するためにも使用されます。

これにより、GSM 仕様で定義された標準タイムスロットの期間によって義務付けられているように、GSM セル サイトの元の範囲は 35 km に制限されました。最大距離は、モバイル/BTS からの信号がモバイル/BTS の受信機に時間どおりに到達して正常に受信されるために必要な最大時間によって決まります。エア インターフェイスでは、ダウンリンク (BTS) の送信とアップリンク (モバイル) の送信間の遅延には 3 タイムスロットのオフセットがあります。これまで、モバイル ステーションは、BTS までの距離の変化に応じて伝搬遅延を補正するためにタイミング アドバンスを使用してきました。タイミング アドバンス値は 6 ビットでコード化され、理論上の最大 BTS/モバイル分離は 35 km になります。

拡張範囲機能を実装することで、BTS は 1 つのタイムスロットではなく 2 つの隣接するタイムスロットでアップリンク信号を受信できます。モバイル ステーションが最大タイミング アドバンス (最大範囲) に達すると、BTS は内部タイミング アドバンスを使用してヒアリング ウィンドウを拡張し、拡張された距離からでもモバイルが BTS に受信されるために必要な時間を確保します。この追加のアドバンスは、1 つのタイムスロットの期間、つまり 156 ビット期間です。これにより、セルの範囲は約 120 km になります。^[3]これは、人口密度の低い地域や、たとえば島に到達するために実装されています。

• 3GPP 無料の標準が利用可能な GSM の現在の標準化団体。
• 3GPP TS 05.10 無線サブシステム同期（フェーズ 1、フェーズ 2、R96、R97、R98、R99 用）。
• 3GPP TS 45.010 無線サブシステム同期（Rel-4、5、6 用）。