(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる時間基準を持つ第１及び第２の通信システムに用いられるように構成されるとともに、前記第１の通信システムのサービングセルにおける基準時間と前記第２の通信システムの隣接セルの基準時間との間のオフセットを測定するための測定手段を備え、当該測定手段が、前記第１及び前記第２の通信システムのフレーム割り込み信号によって制御されるように構成されたタイミング手段を含んでいる、ことを特徴とするセルラー無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたセルラー無線通信装置において、前記測定手段は、前記サービングセルに同期するように構成された自身の時間基準を有する第１の通信システムのプロトコルスタックを利用するように構成されていることを特徴とするセルラー無線通信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたセルラー無線通信装置において、前記測定手段は、前記第１の通信システムの自走時間基準と前記第１の通信システムの隣接セルの時間基準との間のオフセットが測定されるように構成されていることを特徴とするセルラー無線通信装置。
【請求項４】
請求項１，２または３に記載されたセルラー無線通信装置において、前記タイミング手段は、前記第１の通信システムからのフレーム割り込み信号によって動作開始され、前記第２の通信システムからのフレーム割り込み信号によって動作中止されるように構成されていることを特徴とするセルラー無線通信装置。
【請求項５】
異なる時間基準を持つ第１及び第２の通信システムに用いられるように構成されたセルラー無線通信装置を動作させる方法において、前記第１の通信システムのサービングセルにおける基準時間と前記第２の通信システムの隣接セルの基準時間との間のオフセットを測定するためステップと、前記オフセットを測定するために、前記第１及び前記第２の通信システムのフレーム割り込み信号を利用してタイミング手段を制御するステップとを含んでいる、ことを特徴とするセルラー無線通信装置を動作させる方法。
【請求項６】
請求項５に記載された方法において、前記サービングセルに同期させた自身の時間基準を有する第１の通信システムのプロトコルスタックを利用するステップを含んでいることを特徴とするセルラー無線通信装置を動作させる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルラー無線通信装置及びその動作方法に関し、特に、携帯電話機及びそれに関連する動作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機は、その内部で時間基準回路部の一部を構成し、かつ比較的高い周波数のクロック信号を生成するマスタークロック回路を備えている。携帯電話機の内部で生成された時間基準は、特定の通信方式、例えば、移動体通信用グローバルシステム（ＧＳＭ：Global System for Mobile Communication）のような通信方式、に従ってこの携帯電話機と通信する基地局の時間基準と同期させることが意図されている。
【０００３】
利用可能な複数の移動体通信システムが開発されているが、これらは、その動作のために異なるマスタークロック及び時間基準を必要とする。
【０００４】
２又はそれ以上のそのようなシステムへのアクセスを提供する携帯電話機は、サポートされている異なる通信システムのうちの選択された一方に使用できるので、都合がよい。通常、異なる通信システムは異なる地理的境界線を示すので、このシステムの選択は、その携帯電話機に対してより広い地理的サービスエリアを提供することになる。通常、この地理的境界は国境に現われ、また、ネットワーク技術の完全適用を達成するために要する時間の結果として現れる。それゆえ、この種のデュアルモード携帯電話機は、海外へ旅行する利用者や、新技術の通信システムの初期の利用者にとって非常に魅力的である。
【０００５】
この種のデュアルモード携帯電話機、例えば、ユニバーサル移動体遠隔通信システム（ＵＭＴＳ：Universal Mobile Telecommunication System）とＧＳＭとを利用する携帯電話機のために、時間基準、例えば、ＵＭＴＳのサービングセル（在圏セル）とそれに隣接するＧＳＭの各セルの時間基準、に定義されている時点間の時間間隔を測定する必要があるということが確認されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
異なる通信システム間の完全な相互利用を許容するため、そして、携帯電話内での完全デュアルモード動作の実行を許容するため、上述したようなタイミングオフセットが必要とされることが確認されている。
【０００７】
一方のシステム上で指定された時間を許容し、また（逆に）他方のシステムの時間基準に変換されるために、オフセットは知られている必要がある。オフセットの情報なしでは、その様な変換は不可能であり、２つの方式の動作の調整は不可能である。
【０００８】
それゆえ、本発明は、セルラー無線通信装置を提供し、それに関連する、タイミングオフセット値の正確な測定を許容し、かつ現在利用可能なＵＭＴＳ及びＧＳＭのハードウェア構成及びプロトコルスタックへの影響を抑制する動作方法とを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一特徴によれば、異なる時間基準を持つ第１及び第２の通信システムに用いられるように構成されるとともに、前記第１の通信システムのサービング（serving）セルにおける時間基準と前記第２の通信システムの隣接セルの時間基準との間のオフセットを測定するための測定手段を備え、当該測定手段が、前記第１及び前記第２の通信システムのフレーム割り込み信号によって制御されるように構成されたタイミング手段を含んでいる、セルラー無線通信装置が提供される。
【００１０】
本発明は、現在の携帯電話機回路アーキテクチャへの即座の組み込みを許容する方法で前述のタイミングオフセットの測定を提供するのに、特に有利である。
【００１１】
望ましくは、前記測定手段は、前記サービングセルに同期させた自身の時間基準を持つＵＭＴＳ用プロトコルスタックを利用するように構成されている。ここにおいて、ＵＭＴＳがサービングシステムのとき、ＧＳＭの時間基準は自走（free running）時間基準を構成する。同様に、ＧＳＭがサービングシステムのときは、ＧＳＭ時間基準が、サービングセルにロックされ、ＵＭＴＳ時間基準は自走する。
【００１２】
また、前記測定手段は、ＧＳＭ自走時間基準とＧＳＭシステムの複数の隣接セルの時間基準との間のオフセットに基づいてタイミングオフセットを決定する様に構成されている。
【００１５】
本発明は、測定時間及び必要とされるカウンターのサイズを減少させるため、現在のフレーム番号のプロトコルスタック情報を利用する。本発明は、ＵＭＴＳ回路部からのフレーム割り込み信号がタイミング手段を起動させ、それに最初に続くＧＳＭフレーム割り込み信号がタイミング手段を停止させるように構成されている。望ましくは、１５．３６ＭＨｚクロックが、前記タイミング手段のカウンターを制御するために用意される。カウンター手段は、測定される必要がある最大時間として、一つのＧＳＭフレームの最大値までカウントアップするように構成されている。
【００１６】
望ましくは、上記セルラー無線通信装置は、カウンター手段を制御するためのレジスターを含む。
【００１７】
また、カウンターは、次のＵＴＲＡフレームのスタートのとき、ＵＭＴＳプロトコルスタックの下位層によって生成されたＵＴＲＡフレーム割り込みによって動作開始されるように構成される。
【００１８】
そして、オフセット時間間隔は、２つのフレーム番号及びカウンター値の情報を使って計算され得る。
【００１９】
本発明の他の特徴によれば、異なる時間基準を有する第１及び第２の通信システムの一方に用いられるように構成されたセルラー無線通信装置を動作させる方法において、前記第１のシステムのサービングセルにおける時間時間と前記第２の通信システムの隣接セルの時間時間との間のオフセットを測定するステップと、前記オフセットを測定するために、前記第１及び前記第２の通信システムのフレーム割り込み信号を利用してタイミング手段を制御するステップとを含んでいる、セルラー無線通信装置の運用方法が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）とＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）の双方に使用できるデュアルモード携帯電話機においては、サービング（serving：在圏）ＵＭＴＳセルと、最も適切な６個のＧＳＭ隣接セルの各々との間の観測された時間差を報告する必要がある。そして、セルラーネットワークは、圧縮モード動作を予定するために、この情報を利用することができる。圧縮モードでは、携帯電話機がＵＭＴＳセルを介して通信しているとき、ＧＳＭセルにおける受信信号強度表示（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）及び基地局識別コード（ＢＳＩＣ：Base Station Identity Code）の提供が求められる。
【００２２】
図１に示されるように、観測された時間差は、４０９６個のＵＴＲＡフレームから成るスーパーフレームのスタート、即ち、ＳＦＮ（SuperFrame Number）＝０から、次の５１個のフレームから成るＧＳＭマルチフレームのスタートまで、のように規定される。これは、ちょうど特定される必要がある値、即ち、図１のＴｏｆｆｓｅｔ、であるから、それを直接計測する必要はない。
【００２３】
上述したサービングセル（サービスセル）と隣接セルとの間の時間差の測定は、最悪でも±２０チップ周期の精度に定められる。この精度を得るためには、少なくとも１９２ｋＨｚのカウンタークロックが必要とされる。しかしながら、プロトコルスタックの論理層１に、モニタリングのために利用できる時間をもっと効率的に利用させるには、より高い精度が有利である。それによって、ＧＳＭ専用モードにおいて、ＧＳＭ送信ギャップの間に、測定及びモニタリングが論理層１によって、もっと効率的に実行される。ＵＴＲＡ用ＲＦ回路部は、ＧＳＦ用ＲＦ回路部がスイッチオフされるとすぐに、スイッチオンされる。このような動作は、ＧＳＭシンボルの１／４の精度、即ち，９２３ｎｓの精度で実行され得る。同様に、ＵＴＲＡ圧縮モードにて動作しているとき、送信ギャップが、多数のＵＴＲＡタイムスロットについて、１チップの精度、即ち２６０ｎｓの精度で、許容される。
【００２４】
活動が予定されているとき、タイミング情報の誤りは、論理層１によって許容されなければならない。一例として、５μｓの分解能が必要とされるならば、この期間は、上記の送信ギャップ／アイドル期間の求められたスタート時間に加えられ、また、終了時間又は長さから減算される。モニターリング作業を実行するために利用可能な時間の総量が、測定の分解能の２倍だけ減少させられることが、理解されなければならない。
【００２５】
本発明は、また、ＵＴＭＳおよびＧＳＭのプロトコルスタックに、それらの現在の構成をほぼそのまま維持することを許容する。それらの通常動作の一部として、プロトコルスタックは、それらそれぞれの通信システムにおけるフレーム境界で、割り込み信号を生成する。一例として、オフセット測定が必要で、ＵＭＴＳがマスターシステム、ＧＳＭがスレーブシステムであるという状況において、ＵＭＴＳプロトコルスタックは、サービングセルに同期させた自身の時間基準を持ち、ＧＳＭプロトコルスタックは、自走する自身の時間基準を持つ。
【００２６】
ＧＳＭシステムは、また、上述した自走時間基準とＧＳＭシステムの最適の６個の隣接セルそれぞれとの間のオフセットの詳細を持つ。ＧＳＭプロトコルスタックは、また、自動的にこれらのオフセット値を更新する。結果として、ＵＭＴＳ時間基準と自走ＧＳＭ時間基準との間のオフセットの一回の測定が、全ての関連するＧＳＭセルのためのオフセット値の計算に利用され得る。それゆえ、ただ一度の測定が行われればよい。
【００２７】
ハードウェア測定によりＴｏｆｆｓｅｔの値を測定するためのの２つの可能な構成は、以下のようになる。第１に、ＵＭＴＳ用回路部からのフレームゼロ信号が（フレーム境界信号として）タイマーを起動させ、ＧＳＭ用回路部からのフレームゼロ信号が（フレーム境界信号として）タイマーを停止させるように、構成することが可能である。
【００２８】
第２に、ＵＭＴＳ用回路部からのフレーム割り込み信号が（フレーム境界信号として）タイマーを起動し、次のＧＳＭフレーム割り込み信号が（フレーム境界信号として）タイマーを停止させるように構成することが可能である。Ｔｏｆｆｓｅｔは、測定された時間と、タイマーが起動され又停止させられたときのＵＭＴＳ及びＧＳＭのフレーム番号の情報とから演算することができる。
【００２９】
第２の構成は、必要とされる時間がより短い上、現在のプロトコルスタックの変更を必要としないので特に有利である。ＵＭＴＳマルチフレームは４０．９６秒間続き、ＧＳＭ５１マルチフレームは、およそ０．２３５秒続くので、第１の構成は、４１秒を超えるカウントができるカウンターを必要とする。第２の構成は、おおくても１つのＧＳＭ５１マルチフレームをカウントするだけである。
【００３０】
また、ソフトウェアが、長期間に亘る完了のためのポール（調査）を必要としない。カウンターを制御するために使われる割り込みが既にプロトコルスタックに入力されているので、ポーリングがこれらの規定された点のちょうどそのときにのみ起きるように構成することができる。
【００３１】
回路が活動状態を維持しなければならない期間は、また、装置（タイミング装置）及びその装置へ割り込みを供給する回路部において必要とされる電力を制限するように減少させることができる。
【００３２】
今、図２を参照すると、ＵＭＴＳサービングセルの時間基準とＧＳＭ隣接セルとにおける指定された時点間の時間間隔を測定するためのアーキテクチャ１０を備える、本発明の一実施の形態の概略ブロック図が示されている。制御レジスター１６によって制御されるように構成されたカウンター１４を備えるタイミング装置１２が図示されている。このアーキテクチャは、その第１層１８が図示されているＵＭＴＳプロトコルスタックを含むＵＭＴＳアーキテクチャと、その第１層２０が図示されているＧＳＭプロトコルスタックを含むＧＳＭアーキテクチャとを備えている。カウンター１４は、制御レジスタ１６からの制御の下で、例えば、プロトコルスタック層１８，２０からのフレーム割り込み信号によって、起動され又停止される様に、構成されている。カウントの結果は、カウンター１４から、Ｔｏｆｆｓｅｔの決定がなされるプロトコルスタックの高位層２２へ出力される。
【００３３】
動作中、カウンター１４は、ＵＭＴＳシステムのサンプリングレートから得ることができる１５．３６ＭＨｚクロックの供給を受ける。カウンターは、最大１ＧＳＭフレーム、即ち６０／１３ｍｓまでカウントできなければならない。これには、１５．３６ＭＨｚで１７ビットカウンターを、或いは、実際は１９２ｋＨｚで１１ビットカウンターを必要とする。レジスター１６は、測定開始を設定し、測定が完了したとき自動的にリセットするよう、カウンター１４を制御する。
【００３４】
ＧＳＭプロトコルスタック層２０は、ＧＳＭフレーム番号を次にＧＳＭフレーム割込み信号に報告することを求めるメッセージを受ける。そして、カウンター１４は、動作可能状態にされ、ＵＭＴＳプロトコルスタック層１８は、この時点でＵＴＲＡフレーム番号を記録する。
【００３５】
そして、カウンター１４は、ＵＭＴＳプロトコルスタックの下位層によって生成された次のＵＴＲＡフレーム割り込み信号により、当該ＵＴＲＡフレームのスタート時点で、スタート（起動）させられる。
【００３６】
カウンター１４は、次のＧＳＭフレームパルスによって停止させられるまで動作を継続する。この割り込みは、上述のように発行されたコマンドの結果として、現在のＧＳＭフレーム番号がプロトコルスタックの高位層２２へ渡されるのと同時に発生する。
【００３７】
プロトコルスタックの高位層２２は、測定が完了するのを確実にするために、カウンター１４の制御レジスター１６をチェックする。もし、測定が完了していなければ、そのときは１ＧＳＭフレームの期間待機し、上述のように受け取ったＧＳＭフレームのための値を増加させ、再びトライし、必要ならこれら待機と増加を繰り返す。“完了”表示は、第４のＧＳＭ割り込みまで起こらなくすることができるということに気づかなければならない。これは、ＧＳＭ及びＵＴＭＳフレームの長さの相違のためである。
【００３８】
上記構成に含まれるソフトウェアは、カウンターを読み、数式１からＴｏｆｆｓｅｔの値を計算するように構成されている。
【００３９】
【数１】
0004147396.tif 000002
ここで、counter_valueは、カウンター１４から読み取った値であり、counter_freqは、カウンタークロックの周波数である。
【００４０】
また、ＵＴＲＡセルとＧＳＭセルの双方のフレーム番号が知られているときは、測定がいつでも成され得る。カウンターが動作している間、システムのＧＳＭ空間インタフェースタイマーが停止しないことが重要である。しかしながら、ＵＴＲＡタイマーは、もしそれが望ましいのなら、フレーム割り込みの後、低電力モードにすることができる。
【００４１】
上述のように生成されたＴｏｆｆｓｅｔの値は、ネットワークが必要とする値ではない。それは、ＵＭＴＳ空間インタフェース時間基準とＧＳＭ参照時間基準とのオフセットである。しかしながら、ネットワークが必要とする値は、自走時間基準と関連するＧＳＭセルとの間のオフセットを、測定された値に適用することによって計算される。
【００４２】
上述した方法を実行するために必要とされる、標準ＧＳＭおよびＵＭＴＳハンドセットアーキテクチャを超える追加のハードウェアは、図２に示された、Ｔｏｆｆｓｅｔカウンターのみである。必要とされるわずかなソフトウェアの変更が、プロトコルスタックの最上部に完全に導入され得る。
【００４３】
本発明は、主として、デュアルモードＵＭＴＳ・ＧＳＭでの使用を意図していが、本発明の原理は、明確に規定された時間基準を利用するいかなるシステムにも利用できる。また、本発明の原理は、２以上のシステム上で動作するセルラー装置においても、著しい変更を加えること無く利用できる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、互いに異なる時間基準を有する通信システムに利用可能なセルラー無線通信装置において、フレーム境界信号を利用するようにしたことで、既存のハードウェア及びソフトウェアの構成を大きく変更することなく、両システムの時間基準間のオフセットを正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＵＴＲＡフレームとＧＳＭフレームとを比較するための比較図である。
【図２】本発明を採用する携帯電話機のアーキテクチャの一部の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０      アーキテクチャ
１２      タイミング装置
１４      カウンター
１６      制御レジスタ
１８      ＵＭＴＳプロトコルスタック（第１）層
２０      ＧＳＭプロトコルスタック（第１）層
２２      プロトコルスタック高位層
【図１】
0004147396.tif 000003
【図２】
0004147396.tif 000004