(57)【要約】ＧＳＭ網（汎欧州デジタルセルラーシステム）の移動ユニットでは、様々なタスクが、リアルタイム制約下で行われる。第１タスクの実行を開始した後、その第１タスクの実行は、それぞれの複数時間間隔に対して、複数回中断する。第２タスクは、上記複数時間間隔の少なくとも１つの時間間隔中に実行する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアルタイムシステムにおけるタスクの調整方法であって、
第１タスクおよび第２タスクを供給するステップと、
上記第１タスクの実行を開始するステップと、
上記第１タスクの実行を、複数の時間間隔ごとに、複数回中断するステップと、
上記第２タスクを、上記複数の時間間隔の少なくとも１つの時間間隔中に実行するステップとを含む方法。
【請求項２】
上記第１タスクに第１優先順位を割り当てるステップと、
上記第２タスクに第２優先順位を割り当てるステップとを含み、
上記第１優先順位の優先順位は、上記第２優先順位よりも高い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記第１タスクはＧＳＭ層１タスクを含み、
上記第２タスクはＧＳＭ上層タスクを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
推定終了時間を規定するために、上記第１タスクの終了時間を推定するステップと、
上記推定終了時間に基づいて、上記第１タスクの実行を中断するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記第１タスクのリアルタイム要求を満たすまで、連続した第１タスクを実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記中断ステップを、リアルタイムオペレーティングシステムによってスケジュール設定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
上記第１タスクおよび第２タスクを、ＧＳＭ網内の移動局の単心マイクロプロセッサデジタル信号プロセッサを用いて実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
上記中断ステップを、割込みシステムコールを有するリアルタイムオペレーティングシステムによってスケジュール設定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
上記中断ステップを、非割込みシステムコールを有するリアルタイムオペレーティングシステムによってスケジュール設定するステップと、
上記非割込みシステムコールを、上記第１タスクの待ち時間よりも短い所用時間を有する確定システムコールとして供給するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
上記第１タスクおよび第２タスクとして、ＧＳＭ割込みサービスルーチン、アプリケーション割込みサービスルーチン、ＧＳＭ割込みサービススレッド、アプリケーション割込みサービススレッド、および、アプリケーションタスクを供給するステップと、
それぞれの優先順位を、高い方から、ＧＳＭ割込みサービスルーチン、アプリケーション割込みサービスルーチン、ＧＳＭ割込みサービススレッド、アプリケーション割込みサービススレッド、および、アプリケーションタスクの順に割り当てるステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
〔発明の背景〕
〔発明の技術分野〕
本発明は、リアルタイムシステムによるタスクの調整方法、特にＧＳＭ（汎欧州デジタルセルラーシステム）プロトコル層タスクおよびＧＳＭ網におけるアプリケーションタスクに関する。
【０００１】
ＧＳＭ網のような移動通信網は、機能エンティティをいくつか含んでいる。ＧＳＭ網の機能エンティティは、主に、３つの主要部分（つまり、移動局、基地局サブシステム、ネットワークサブシステム）に分かれている。移動局とは、例えば電話加入者が携帯するセルラー式電話である。基地局サブシステムは、無線回線を移動局によって制御する。ネットワークサブシステムは、モバイルユーザー間、および、モバイルユーザーと固定ネットワークユーザーとの間の呼の交換を行う。
【０００２】
このＧＳＭ網の機能の一部が、無線回線を越えた音声またはデータの送信を保証する。また、このＧＳＭ網の機能の別の部分では、移動局がＧＳＭ網によって包囲された地理的領域内を移動できることを保証する。このＧＳＭ網によって包囲された地理的領域はセルに分割されているので、あるセルから他のセルまで移動局を移動するために、引継ぎ（ハンドオーバ）メカニズムが実行される。様々なネットワーク機能を促進するために、ＧＳＭ網では、３つの一般層（ｇｅｎｅｒａｌ ｌａｙｅｒｓ）に分割される信号プロトコルが用いられる。ＧＳＭプロトコル層１は、移動局と、基地局サブシステムの一部分である基地トランシーバ局との間のエアインターフェース用に、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）チャネル構造を使用する物理層である。ＧＳＭプロトコル層２は、データリンク層である。ＧＳＭプロトコル層３は、それ自体３つの副層に分割されており、これらの層は、無線リソース管理、移動管理、および接続管理の機能を有している。
【０００３】
ＧＳＭ網に用いられる従来型のセルラー式電話またはその他のＧＳＭモジュールは、少なくとも１つのマイクロコントローラ（ｍＣ）と、様々な処理タスクを実行するためのデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）とを含んでいる。従来型のセルラー式電話は、マイクロコントローラ（μＣ）とデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）との間の信頼性・応答性をはっきりと分けている。デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）は、信号のフィルタリング、変調、等化するタスク、および、その他のタスクを実行する。これらのタスクは、ＧＳＭプロトコル層１の一部である、ＧＳＭプロトコル層１のルーチンまたはタスクでは、一般的に、スピードが重視される。ＧＳＭプロトコル層１のデジタル信号プロセッサタスクは、短い所要時間および短い待ち時間のルーチンによって識別される。短い所用時間の層１のタスクは、例えば等化機能である。待ち時間という用語は、要求またはルーチンの開始と、その要求またはルーチンの完了との間の遅延時間または応答時間として、大まかに定義される。しかし、ＧＳＭプロトコル層１用のデジタル信号プロセッサルーチンには、音声符号化および音声復号化のような実行に時間のかかるルーチンも含まれている。上記音声符号化または音声復号化の実行に、例えば４ミリセカンドの時間がかかってしまう。
【０００４】
従来型のセルラー式電話に内蔵されたマイクロコントローラは、ＧＳＭプロトコル層１、２および３用のルーチンと、マンマシンインターフェース（ＭＭＩ）用のルーチンとを実行する。ＧＳＭプロトコル層１の機能は、スピード重視であり、優先される必要がある。ＧＳＭプロトコル層２・３も、マンマシンインターフェースも、通常、スピードが重視されないルーチンまたはタスクによって識別される。
【０００５】
従来型のセルラー式電話は、ハードウェアの特徴的な分離も、一方ではマイクロコントローラと、他方ではデジタル信号プロセッサとの間を機能的な分離も設定されている。このマイクロコントローラとデジタル信号プロセッサとの間の分離によって、高い優先順位、スピード重視の機能、またはタスクが、全ての処理リソースに時間がかからないことを確実にする。したがって、デジタル信号プロセッサからマイクロコントローラを分離することによって、優先順位の低い機能またはスピードが重視されない機能を、しかるべき時がくれば規則的に実行できる。このようなマイクロコントローラとデジタル信号プロセッサとの間の分離は、ＧＳＭ網に用いられる従来型のセルラー式電話に設定されていることが多い。
【０００６】
一方で、新世代の半導体チップには、マイクロコントローラ（μＣ）の性能と、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）の性能とが１つのチップに統合されている。このような半導体チップは、単心マイクロコントローラＤＳＰ（μＣ−ＤＳＰ）として知られており、コントローラシステムに組込まれた多様な時間重視の要求に応じるために、最適化されている。これらのマイクロコントローラＤＳＰ（μＣ−ＤＳＰ）は、原則的には、従来のセルラー式電話のマイクロコントローラおよびデジタル信号プロセッサとの置き換えに適している。マイクロコントローラおよびデジタル信号プロセッサと、単心マイクロコントローラＤＳＰとを置き換えることによって、チップ領域が確保され、ハードウェアインターフェースの低減に有効である。
【０００７】
一般に、セルラー式電話内のハードウェアのコストを削減することが望ましいので、マイクロコントローラと個々のデジタル信号プロセッサとを従来どおり統合する代わりに、単心マイクロコントローラＤＳＰの使用が提案されてきた。単心マイクロコントローラＤＳＰ（μＣ−ＤＳＰ）を使用した場合、層１タスクは、単心μＣ−ＤＳＰのμＣ部分（「層１μＣ」）によって行われ、単心μＣ−ＤＳＰのＤＳＰ部分（「層１ＤＳＰ」）によって行われていた層１タスクは、もはや分離されず、単心μＣ−ＤＳＰ内で共に行われる。言い換えると、「層１μＣ」および「層１ＤＳＰ」は、１つの「層１μＣ−ＤＳＰ」に統合されている。上述したように、層１タスクまたはルーチンは、通常、スピードが重視され、それらの厳密なリアルタイム制約を行うために、層１タスクまたはルーチンの優先順位が最も高い。したがって、単心μＣ−ＤＳＰは、ＧＳＭ層１ルーチンを最初に実行し、全ての層１ルーティンまたはタスクが実行された後にのみ、上層ルーチンまたはマンマシンインターフェースルーチンを全て実行する。
【０００８】
ＧＳＭ網内のセルラー式電話の適切な動作としては、μＣ−ＤＳＰが、規則的な時間間隔で、上層（ＧＳＭプロトコル層２・３）ルーチンの一部を実行することが要求される。しかし、単心μＣ−ＤＳＰは、上層ルーチンまたはマンマシンインターフェースルーチンを、全ての層１ルーチンまたはタスクが実行された後にのみ実行するので、上層ルーチンは、容認できないほど長時間にわたって遅延される。その結果、上層タスクには、ＧＳＭ網内のセルラー式電話の適切な動作に遅れずに実行されないものもある。層１ルーチンおよび上層ルーチンに応じなければならないという要求に矛盾するために、従来は、ＧＳＭアプリケーションに単心μＣ−ＤＳＰを使用することは不可能であった。
【０００９】
〔発明の要約〕
したがって、本発明の課題は、上述の従来技術の不都合を克服し、ＧＳＭ層１タスク、ＧＳＭ上層タスク、および、リアルタイム制約下での他のアプリケーションタスクを調整できるＧＳＭ網のような、リアルタイムシステムによるタスクの調整方法を提供することにある。
【００１０】
上記および他の課題のために、本発明では、以下のステップを含んだリアルタイムシステムによるタスクの調整方法を提供する。これらのステップとは、
第１タスクおよび第２タスクを供給するステップと、
上記第１タスクの実行を開始するステップと、
上記第１タスクの実行を、複数の時間間隔ごとに、複数回中断するステップと、
上記第２タスクを、上記複数の時間間隔の少なくとも１つの時間間隔中に実行するステップとのことである。
【００１１】
本発明の他の形態では、上記第１タスクに、第１優先順位を割り当て、上記第２タスクに、第２優先順位を割り当て、第１優先順位が第２優先順位よりも高い。
【００１２】
本発明のさらに他の形態では、上記第１タスクはＧＳＭ層１タスクを含み、上記第２タスクはＧＳＭ上層タスクを含んでいる。
【００１３】
本発明のさらなる形態では、推定終了時間を規定するために、上記第１タスクの終了時間が推定される。そして、上記推定終了時間に基づいて、上記第１タスクの実行を中断する。
【００１４】
本発明の他の形態では、上記第１タスクのリアルタイム要求を満たすまで、連続した第１タスクを実行する。
【００１５】
本発明のさらに他の形態では、上記中断ステップを、リアルタイムオペレーティングシステムによってスケジュール設定する。
【００１６】
本発明のさらなる形態では、上記第１タスクおよび第２タスクを、ＧＳＭ網内の移動局の単心ｍＣ−ＤＳＰによって実行する。
【００１７】
本発明のさらに別の形態では、上記中断ステップを、割込みシステムコールを有するリアルタイムオペレーティングシステムによってスケジュール設定する。
【００１８】
本発明の他の形態では、上記中断ステップを、非割込みシステムコールを有するリアルタイムオペレーティングシステムによってスケジュール設定する。この非割込みシステムコールは、この場合、第１タスクの待ち時間よりも所用時間の短い確定システムコールである。
【００１９】
本発明のさらなる形態では、上記第１タスクおよび第２タスクに、ＧＳＭ割込みサービスルーチン、アプリケーション割込みサービスルーチン、ＧＳＭ割込みサービススレッド、アプリケーション割込みサービススレッド、および、アプリケーションタスクが含まれている。それぞれの優先順位は、高い方から、ＧＳＭ割込みサービスルーチン、アプリケーション割込みサービスルーチン、ＧＳＭ割込みサービススレッド、アプリケーション割込みサービススレッド、および、アプリケーションタスクの順に割り当てられている。
【００２０】
本発明の特徴として判断される他の特徴点を、従属請求項に記載する。
【００２１】
以下に、本発明のリアルタイムシステムにおけるタスクの調整方法の実施態様を図示して説明するが、本発明は、示した内容に限定されるものではない。なぜなら、様々な変型例および構造変化を、本発明の精神から逸脱することなく、請求項の範囲および均等物範囲内で構成してもよいからである。
【００２２】
しかし、本発明のオペレーションの構成および方法は、添付図面を参照しながら読むと、他の目的および優れた点とともに、以下に示す具体的な実施例の説明からよく理解されるであろう。
【００２３】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、ＧＳＭ網を簡略化したブロック図である。図２は、ＧＳＭ網内の移動局用の信号プロトコル構造を示すブロック図である。図３は、簡略化したＴＤＭＡタイミングチャートである。図４は、本発明の方法を用いない、単心μＣ−ＤＳＰの動作を示すタイミングチャートである。図５は、本発明の方法を用いた、単心μＣ−ＤＳＰの動作を示すタイミングチャートである。
【００２４】
〔好ましい実施例の説明〕
まず、ＧＳＭ網の簡略化したブロック図を示す図１を参照する。ＧＳＭ網は、機能エンティティをいくつか含んでおり、その機能およびインターフェースは、ＧＳＭ規格に記載されている。このＧＳＭ網は、３つの主要部分、つまり、移動局ＭＳ、基地局サブシステム、および、ネットワークサブシステムに分割できる。移動局ＭＳ（例えばセルラー式電話）とは、電話加入者が携帯する携帯デバイスである。本発明では、移動局ＭＳは、スクラッチパッドメモリーを有する単心μＣ−ＤＳＰと一体となって備えられる。基地局サブシステムは、無線回線を移動局ＭＳによって制御する。ネットワークサブシステム（移動交換センターＭＳＣの主要部分）は、モバイルユーザー間、および、モバイルユーザーと固定網ユーザーとの間の呼の交換を行う。ＧＳＭ網の構成要素は、本発明を理解するためには必要ないので、図１には示していない。ＧＳＭ網の構成要素としては、オペレーションおよびメンテナンスセンターのようなものがあり、適切なオペレーションを監視し、ネットワークのセットアップを行う。移動局ＭＳおよび基地局サブシステムは、エアインターフェースを越えて通信する。基地局サブシステムは、移動交換センターＭＳＣと通信する。移動交換センターＭＳＣは、公衆交換電話網ＰＳＴＮに接続されている。
【００２５】
基地局サブシステムは、基地トランシーバ局ＢＴＳと基地局コントローラＢＳＣという２つの部分から構成される。基地トランシーバ局ＢＴＳは、無線呼を規定し、移動局ＭＳによって無線回線プロトコルを制御する無線トランシーバを、格納している。ネットワークサブシステムの主要部材は、移動交換センターＭＳＣである。この移動交換センターＭＳＣは、公衆電話網ＰＳＴＮの通常交換ノードのような役割を果たす。さらに、モバイル電話加入者への対応に必要なあらゆる機能（例えば、登録、認証、位置の更新、ハンドオーバ）を提供し、ローミング電話加入者へのルーティングを呼び出す。また、移動交換センターＭＳＣは、固定公衆電話網ＰＳＴＮへの接続を行う。
【００２６】
図２は、ＧＳＭ網内の移動局用の信号プロトコル構造を示すブロック図である。無線回線を超えて得られた品質に関するデータ、または、音声の送信を保障することは、ＧＳＭ網の機能の一部でしかない。移動局は、ＧＳＭ網において諸機能（例えば、登録、認証、呼ルーティングおよび位置の更新）を統一する必要のある地理的領域において、ローミングを行うことができる。さらに、ＧＳＭ網が及ぶ地理的領域をセルに分割するには、ハンドオーバメカニズムの実施が必要となる。これらの機能は、ネットワークサブシステムによって行われる。図２に示すように、移動局ＭＳの信号プロトコルは、３つの一般層（ｇｅｎｅｒａｌ ｌａｙｅｒ）を構成している。層１は、エアインターフェースを超えたＴＤＭＡ（時分割多元接続）チャネル構造を使用する物理層である。層２は、データリンク層である。このデータリンク層は、エアインターフェースを横断して、ＩＳＤＮ（デジタル総合サービス網）で用いられるわずかに変更されたＬＡＰＤプロトコル（Ｄチャネル用回線アクセス手順）（ＬＡＰＤｍと呼ばれる）を使用する。また、ＧＳＭ信号プロトコルの層３自体は、３つの副層に分割されている。これらの副層は、無線リソース管理副層ＲＲと、移動管理副層ＭＭと、接続管理副層ＣＭとを含んでいる。
【００２７】
図３は、ＧＳＭプロトコル層１に用いられるＴＤＭＡ構造の簡略化されたタイミングチャートを示している。各ＴＤＭＡフレームは、長さ４．６１５ミリセカンドであり、８つのタイムスロット（タイムスロット０〜タイムスロット７）に分割されている。各タイムスロットは、長さ０．５７７ミリセカンドであり、末端ビットＴＢ、暗号化ビットＥＢ、トレーニングビットＴＲＢ、および、ガードビットＧＢを含んでいる。
【００２８】
各ＴＤＭＡフレームのうちの１つのタイムスロットは、移動局ＭＳによる送信に用いられる。各ＴＤＭＡフレームのうちの１つのタイムスロットは、受信に用いられる。送信タイムスロットＴｘおよび受信タイムスロットＲｘは、移動局ＭＳが同時に送受信しないように、後に分離される。図３の下部は、タイムスロット０を受信タイムスロットＲｘとして使用し、タイムスロット３を送信タイムスロットＴｘとして使用するＴＤＭＡフレーム系列を示している。図示した例では、全１５６．２５ビットが、０．５７７ミリセカンドで送信され、その結果、全ビット速度は２７０ｋｂｐｓとなる。
【００２９】
さらに、ＴＤＭＡフレームは、制御信号を搬送するために、マルチフレームに分類される。マルチフレームには２つの型があり、それぞれ２６および５１ＴＤＭＡフレームを含んでいる。２６フレームマルチフレームは、２４トラヒックチャネルＴＣＨと、各呼の実行を管理する２つの低速接続制御チャネルＳＡＣＣＨとを含んでいる。高速接続制御チャネルＦＡＣＣＨは、電源制御およびハンドオーバ信号メッセージを送信するために、トラヒックチャネルＴＣＨからスロットを流用することによって機能する。また、その他の制御チャネルは、ＴＤＭＡフレーム内で実行されるものもある。
【００３０】
ＧＳＭプロトコル層１は、最も簡単な形態では、音声のみを送信できる。単心μＣ−ＤＳＰは、双方向通信チャネルＴＣＨ／ＦＳ（トラヒックチャネル／フルレート速度）を超えて、ユーザーの音声の送信に必要なオペレーションを行うために用いられる。単心μＣ−ＤＳＰによって実行される必要のあるオペレーションには、例えば、通話符号化（ＲＰＥ−ＬＴＰ、励起標準パルス（ｒｅｇｕｌａｒ ｐｕｌｓｅ ｅｘｃｉｔｅｄ）−線形予測符号化）、エラー訂正、ビットの並べ替え、たたみ込み符号化、および、インターリービングオペレーションが含まれている。多くのオペレーションは、周波数５０Ｈｚで実行されなければならない。なぜなら、それぞれ２０ミリセカンドの音声サンプルが、１３ｋｂｉｔｓ／ｓのデータ転送速度であるがゆえに、符号化工程用に供給されるからである。これらのオペレーションの結果は、暗号化され、バッファに格納される。暗号化されたビットは、ＴＣＨ／ＦＳチャネル（トラヒックチャネル／フルレート速度）にマップされる必要がある。したがって、上記オペレーションは、着信データを音声信号に変換されると、逆の順序で実行される。
【００３１】
単心μＣ−ＤＳＰは、ＧＳＭ網プロトコルを調節する必要のある多数のルーチン（いわゆるＧＳＭルーチン）を含むファームウェアによって、規定されている。これらのＧＳＭルーチンは、様々なタイプのルーチンを含んでいる。ＧＳＭルーチンのうちの１つのタイプは、以下のような一般的なルーチンである。つまり、全てのタイプの通話送信設定およびデータ送信設定に必要な機能性を規定し、かつ、音声符号化／復号化用に用いられるＣＯＤＥＣ（符号器／復号器）のタイプからは独立して実行する必要のあるルーチンである。ＧＳＭルーチンの他のタイプは、ＧＳＭフルレート通話標準を実行するＦＳルーチン（フルレート通話）である。ＥＦＲルーチン（エンハンスドフルレートルーチン）は、今日のＣＯＤＥＣ（符号器／復号器）と共に用いるために規定され、ＨＳルーチン（ハーフレート通話）は、低減された帯域幅のあるオペレーション用に規定される。さらに、ＧＳＭルーチンは、ＡＭＲルーチン（ＡＭＲ＝？）を含んでいる。
異なるタイプのルーチンは、いわゆるｉｎｔ−０割込みハンドラ、および、非割込みであり、優先順位の最も高いｉｎｔ−１割込みハンドラを含んでいる。音声帯域割込みは、例えばｉｎｔ−０割込みハンドラであり、ｉｎｔ−２割込みハンドラを、ｉｎｔ−０およびｉｎｔ−１割込みハンドラによってのみ割込みできる。残りのルーチンは、非新規加入者タスクであり、割込みハンドラでは実行しない。また、タスクまたはルーチンをスケジュール設定するために、アルゴリズムが用いられる。各タスクは、タスクの優先順位を示す数によって識別される。アルゴリズムは、広域状態ワード変数を使用する。この広域状態ワード変数は、個々のビットがタスクを実行する必要があることを示している。これらの個々のビットを、割込みハンドラによって、または、他のタスクによって設定できる。例えば、音声帯域割込みは、通話およびチャネル符号器を開始でき、あるいは、等化器はチャネルおよび通話符号器を開始できる。上述のアルゴリズムは、ＧＳＭルーチンをスケジュール設定するので、「ＧＳＭスケジュール設定器」とも呼ばれている。このＧＳＭスケジュール設定器とは、最も簡単な形態では、広域状態ワード変数を試験し、予め実行できる優先順位の最も高いルーチンを呼び出すループである。この呼び出しルーチンは、それが戻ってくるまでＣＰＵ（中央処理装置）に至る。呼び出しルーチンは、他の割込みハンドラによって割り込まれるが、他のタスクによっては割り込まれない。
【００３２】
リアルタイムオペレーティングシステムまたはショートＲＴＯＳ、好ましくは市販のＲＴＯＳは、スケジュール設定するために用いられ、単心μＣ−ＤＳＰを制御する。ＲＴＯＳは、ＧＳＭプロトコル層１のリアルタイム要求を満たさなければならない。
【００３３】
本発明の方法を説明するために、第１に、本発明（ＧＳＭスケジュール設定器）の方法を用いない単心μＣ−ＤＳＰのオペレーションを、図４を参照しながら示す。図４に、一連のＴＤＭＡフレーム（８つのタイムスロットを有する各フレーム）を示す。各ＴＤＭＡフレームの第１タイムスロットは、送信タイムスロットＴｘであり、各ＴＤＭＡフレーム内の第６タイムスロットは、受信タイムスロットＲｘである。μＣ−ＤＳＰによって実行される各種ＧＳＭルーチンの実行時間を示す。ＡＥＣは、非同期式反響消去ルーチンを表している。ＶＥｎｃは、音声符号化ルーチンを表し、ＣＥｎｃはチャネル符号化ルーチンを表し、ＣＤｅｃは、チャネル復号化ルーチンを表し、ＶＤｅｃは音声複号化ルーチンを表し、ＤＭＡはダイレクトメモリアクセスルーチンを表し、等化器は等化ルーチンを表す。ＧＳＭルーチンまたはアプリケーションタスク（音声符号化および音声復号化のような）には、実行時間の長くかかるものもある。
【００３４】
単心μＣ−ＤＳＰが上層ルーチンまたはマンマシンインターフェースルーチンを、全層１ルーチンまたはタスクが実行された後にのみ行うので、上層ルーチンは、容認できないほど長時間にわたって遅延する。その結果、上層タスクは、単心μＣ−ＤＳＰを備えたセルラー式電話の適切なオペレーションに間に合うように、行われないこともある。図４は、上層タスクが２つのＴＤＭＡフレームよりも長時間かけて実行できないということを示している。層１ルーチンが実行されない期間、および、上層タスクが実行されてもよい期間を、３つの点によって示す。
【００３５】
本発明の方法によれば、一定の間隔でμＣ−ＤＳＰを解放するために、層１ルーチンを行う、監視・スケジュール設定するオペレーションを行うことによって、層１ルーチンと上層タスクとを調整するという問題を解決する。したがって、μＣ−ＤＳＰは、これらの時間間隔の間に上層タスクを実行するために使用できる。上層タスクおよびその他のルーチンは、これらの空いた間隔中に行うことができる。その結果、これらの時間間隔中に行われる上層タスク、ＭＭＩ（マンマシンインターフェース）ルーチン、および、他のどのようなタスクも、ある程度のリアルタイム動作を示す。要するに、本発明の方法によって、上層タスクがあたかも個々のマイクロコントローラによって行われたように、上層タスクが実行される。また、本発明の方法によって、上層タスク用のいわゆる「論理マイクロコントローラ」を提供できる。
【００３６】
図５に、本発明の方法を示す。図５は、一連のＴＤＭＡフレームを示しており、各フレームには８つのタイムスロットが備えられている。各ＴＤＭＡフレームの第１タイムスロット（タイムスロット０）は、送信タイムスロットＴｘであり、各ＴＤＭＡフレームにおける第６タイムスロット（タイムスロット５）は、受信タイムスロットＲｘである。μＣ−ＤＳＰによって実行される各種ＧＳＭルーチンの実行時間が、時間軸に沿って表されている。ＡＥＣは、非同期式反響消去ルーチンを表す。ＶＥｎｃは、音声符号化ルーチンを表し、ＣＥｎｃはチャネル符号化ルーチンを表し、ＣＤｅｃはチャネル複号化ルーチンを表し、ＶＤｅｃは、音声復号化ルーチンを表し、ＤＭＡはダイレクトメモリーアクセスルーチンを表し、等化器は等化ルーチンを表している。
【００３７】
本発明の方法は、上位タスクである上記「ＧＳＭスケジュール設定器」を使用する。このＧＳＭスケジュール設定器は、「論理マイクロコントローラ」の動作を行うために、層１タスクを再開・中断する。層１ルーチンが実行されず、上層タスク、ＭＭＩタスク、または、他のタスクが実行されてもよい時間を、点によって表す。図５に、層１ルーチンが、一定の時間間隔で中断・再開されることを示す。層１ルーチンの中断・再開によって、上層タスクを実行できる間に、時間間隔を提供する。図５から、本発明の方法によって、上層タスクを実行できる期間に、ＴＤＭＡフレームごとに、いくつもの時間間隔を提供できることが理解できる。ＧＳＭタスクは、アプリケーションタスクが一定の時間間隔で十分な処理時間を得られるように、スケジュール設定される（割込みされ、復帰される）。
【００３８】
本発明のスケジュールオペレーションは、ＧＳＭスケジュール設定器によって実行される。このＧＳＭスケジュール設定器は、単心μＣ−ＤＳＰのスクラッチパッドＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）において上位のタスクとして読み込まれることが好ましい。これによって、キャッシュメモリに頼ることなく、重要なルーチンの正確なタイミングを行う。
【００３９】
また、ＧＳＭスケジュール設定器は、ＧＳＭタスクの実行のリアルタイム監視を行う。このＧＳＭスケジュール設定器は、リアルタイム要求を満たす必要があるので、最も高い優先順位で実行される。ＧＳＭスケジュール設定器を、タイムスライスモードまたは非割込みモードで実行してもよい。
【００４０】
このタイムスライスオペレーティングモードでは、ＧＳＭスケジュール設定器は、次のタスクを実行する。
・ＧＳＭタスクを開始するメッセージを送信し、
・タイマーを設定し、ＧＳＭタスクの終了時間を推定し、
・ＧＳＭタスクの実行中に、ＧＳＭタスクを中断し、
・タイマー情報に基づいて、実行中のタスクを中断する、あるいは、中断したタスクを再開し、
・終了時間を越えれば非割込みモードに交換し、言い換えると、タスクを部分的に無効にし、
・ＧＳＭタスクを実行する準備が整えば、ＧＳＭタスクからメッセージを受信する。
【００４１】
非割込みモードでは、ＧＳＭスケジュール設定器は、次のタスクを実行する。
・アプリケーション割込みを無効にし、
・ＧＳＭタスクが後に、リアルタイム要求を満たすまで、割込むことなく、ＧＳＭタスクを保留状態で実行し、
・タイムスライスモードに切り換える。
【００４２】
スピード重視のＧＳＭ層１ルーチンおよび上層ルーチンまたはアプリケーションタスクの両方を適切に実行するために、本発明の方法（つまりＧＳＭスケジュール設定器）は、多数の要求を満たさなければならない。
【００４３】
第１に、システムコールを現在実行しているアプリケーションタスクに割込みできることが重要である。そうでなければ、アプリケーションタスクがシステムコールを開始しても、アプリケーションタスクの待ち時間の間、ＧＳＭ層１ルーチンのようなスピード重視のルーチンをすぐには開始できない。この問題に対して、２つの解決法を提供する。
【００４４】
１）全てのシステムコールは、確定コールとして供給され、それらの所要時間は、非常に短い（約１０ミリセカンド以下）。この要求は、本発明の方法に用いられる非割込みＲＴＯＳ（リアルタイムオペレーティングシステム）の待ち時間状態と表すことができる。この待ち状態は、以下のように規定される。
【００４５】
【数１】
2004515945.tif 000002
【００４６】
言い換えると、システムコールの所要時間＋割込みサービスルーチンＩＳＲの待ち時間は、重要なＧＳＭルーチンの最短待ち時間（約１０マイクロセカンド）よりも短い。
【００４７】
２）システムコールは、割込み可能なコールである。上述したように、ＲＴＯＳ（リアルタイムオペレーティングシステム）は、スケジュール設定および単心μＣ−ＤＳＰの制御に用いられ、この場合、ＲＴＯＳは、割込み可能なシステムコールを提供する必要がある。
【００４８】
第２に、通話符号化および符号復号化を行うＧＳＭルーチンは、通常、非常に長い実行時間を有している。通話符号化または通話復号化を実行する間、アプリケーションタスクを実行できない。本発明にしたがって、アプリケーションタスクを実行させるために、通話符号化および通話復号化の実行は、規則的に割込みを受ける。通話符号化および通話復号化ルーチンの割込みは、いわゆるＩＳＴ（割込みサービススレッド）またはＲＴＯＳタスクを使用することによって実施される。
【００４９】
ＲＴＯＳにおけるＧＳＭプロトコル層１は、ＧＳＭ制約を遂行できるように、構造化される。特に、ＧＳＭルーチンは、待ち時間を非常に短くするための媒体を備えている。待ち時間が非常に短いルーチンは、割込みサービスルーチン（ＩＳＲ）または割込みサービススレッド（ＩＳＴ）として実施される。ＩＳＲは、割込みハンドラであり、システムコールを実行できない。タスクは、どのＩＳＲの実行も待ち状態である限りは、実行されない。ＩＳＴは、ユーザータスクと類似しており、いかなるシステムコールをも実行してよい。ＩＳＴは、他のどのアプリケーションタスクよりも優先順位が高い。通話およびチャネル符号器／復号器のような媒体待ち時間のあるルーチンは、ＲＴＯＳタスクとして実施されることが好ましい。
【００５０】
ＧＳＭ網のリアルタイム制約を満たすために、本発明の方法は、μＣ−ＤＳＰによって実施される各種のタスクに対してそれぞれ優先順位も割り当てる。高い優先順位は、電源管理、非常モードなどのために、ＩＳＲを割り当てる。次の優先順位は、ＧＳＭファームウェアルーチン、例えば、ＶＢ（音声帯域）、等化ルーチン、監視ルーチン、および、ＦＣＢ（周波数訂正バースト）ルーチンに対するＩＳＲである。その次の優先順位は、標準アプリケーションおよび以下に示すものに対するＩＳＲである。すなわち、処理時間を得る、ＧＳＭタスクをスクラッチパッドメモリーにローディングする、あるいは、ＧＳＭファームウェアを全ての環境下で確実に実行するためのアプリケーションタスクを行うためのスケジュール設定ＧＳＭタスクのような特定のＧＳＭスケジュール設定機能である。低い優先順位は、使用されていないルーチンのようなアプリケーションルーチンのいくつかに割り当てられる。このシステムの各優先順位段階を、次の関係によって表現できる。
【００５１】
【数２】
2004515945.tif 000003
【００５２】
言い換えると、アプリケーションＩＳＲ（Ａｐｐ＿ＩＲＳ）は、ＧＳＭ  ＩＳＲ（ＧＳＭ＿ＩＳＲ）よりも低い優先順位を有している。したがって、これらは、短期間のみ、通話／チャネル復号器／符号器を割込みさせる。ハードウェアデバイスのレジスタから読み出し、または、そのレジスタへの書き込みを行うタスクを行った後、アプリケーションＩＲＳ（Ａｐｐ＿ＩＲＳ）を終了し、あるオペレーションを行う必要のあるアプリケーションＩＳＴ（Ａｐｐ＿ＩＳＴ）の通知または信号を送る。しかし、上記関係から分かるように、アプリケーションＩＳＴ（Ａｐｐ＿ＩＳＴ）は、ＧＳＭ  ＩＳＲ（ＧＳＭ＿ＩＳＲ）またはＧＳＭ  ＩＳＴ（ＧＳＭ＿ＩＳＴ）が実行されないときにのみ、実行できる。なぜなら、ＧＳＭ  ＩＳＲ（ＧＳＭ＿ＩＳＲ）およびＧＳＭ  ＩＳＴ（ＧＳＭ＿ＩＳＴ）は、アプリケーションＩＳＴよりも優先順位が高いからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ＧＳＭ網を簡略化したブロック図である。
【図２】
ＧＳＭ網内の移動局用の信号プロトコル構造を示すブロック図である。
【図３】
簡略化したＴＤＭＡタイミングチャートである。
【図４】
本発明の方法を用いない、単心μＣ−ＤＳＰの動作を示すタイミングチャートである。
【図５】
本発明に関する方法を用いた、単心μＣ−ＤＳＰのオペレーションを示すタイミングチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年12月20日(2002.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＳＭシステムにおけるタスクの調整方法であって、
ＧＳＭ層１タスクを含む第１タスク、および、ＧＳＭ上層タスクを含む第２タスクを供給するステップと、
上記第１タスクの実行を開始するステップと、
上記第１タスクの実行を、複数の時間間隔ごとに、複数回中断するステップと、
上記第２タスクを、上記複数の時間間隔の少なくとも１つの時間間隔中に実行するステップとを含み、
上記第１タスクおよび第２タスクを、単心マイクロプロセッサデジタル信号プロセッサを用いて実行し、
上記単心マイクロプロセッサデジタル信号プロセッサの上記マイクロプロセッサおよび上記デジタル信号プロセッサを、１つのチップに統合する方法。
【請求項２】
上記第１タスクに第１優先順位を割り当てるステップと、
上記第２タスクに第２優先順位を割り当てるステップとを含み、
上記第１優先順位は、上記第２優先順位よりも高い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
推定終了時間を規定するために、上記第１タスクの終了時間を推定するステップと、
上記推定終了時間に基づいて、上記第１タスクの実行を中断するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記第１タスクのリアルタイム要求を満たすまで、連続した第１タスクを実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記中断ステップを、リアルタイムオペレーティングシステムによってスケジュール設定するステップを含むステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記中断ステップを、割込みシステムコールを有するリアルタイムオペレーティングシステムによってスケジュール設定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
上記中断ステップを、非割込みシステムコールを有するリアルタイムオペレーティングシステムによってスケジュール設定するステップと、
上記非割込みシステムコールを、上記第１タスクの待ち時間よりも短い所用時間を有する確定システムコールとして供給するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
上記第１タスクおよび第２タスクとして、ＧＳＭ割込みサービスルーチン、アプリケーション割込みサービスルーチン、ＧＳＭ割込みサービススレッド、アプリケーション割込みサービススレッド、および、アプリケーションタスクを供給するステップと、
それぞれの優先順位を、高い方から、ＧＳＭ割込みサービスルーチン、アプリケーション割込みサービスルーチン、ＧＳＭ割込みサービススレッド、アプリケーション割込みサービススレッド、および、アプリケーションタスクの順に割り当てるステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
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