(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信システムのタイムベース用の第１のマスタークロック周波数を有する第１のクロック信号を供給するための第１の水晶発振器と、
第２の通信システムのタイムベース用の第２のマスタークロック周波数を有する第２のクロック信号を供給する第２の水晶発振器と、
前記装置内で備えられ、前記第１及び第２のマスタークロック周波数よりも低い周波数の第３のクロック信号を供給する第３の発振器と、
前記第１及び前記第２のクロック信号の各々を前記第３の発振器の第３のクロック信号にキャリブレーション（較正）するための手段と、
前記第３のクロック信号に対する前記第１及び前記第２のクロック信号の各測定値に基づいて、前記第１及び前記第２のクロック信号の比率を決定し、前記第１及び第２の通信システム間のドリフトを補償する手段とを備えたことを特徴とする移動無線通信装置。
【請求項２】
前記第３の発振器は、更に、前記第１及び前記第２の発振器の少なくとも一方がシャットダウンされた状態にある省電力スリープモード用のクロック信号を供給するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１及び前記第２のクロック信号の比率は、
前記第１及び第２のクロック信号の前記第３のクロック信号に対するキャリブレーション測定結果に基いて決定されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第３の発振器の前記第３のクロック信号に対する前記第１及び前記第２のクロック信号のキャリブレーション測定が同時に行なわれるようにする制御手段を含むことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記キャリブレーション測定を複数回行ない、その平均値を取るように構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
移動無線通信装置内のタイムベースを制御する方法において、第１の周波数をもつ第１のクロック信号と、第２の周波数をもつ第２のクロック信号と、前記第１及び第２の周波数より低い周波数をもつ第３のクロック信号とを供給するステップと、前記第３のクロック信号に前記第１及び第２のクロック信号の各々をキャリブレートするステップと、前記第３のクロック信号に対する前記第１及び前記第２のクロック信号のそれぞれの測定値に基づいて、前記第２のクロック信号に対する前記第１のクロック信号の比率を決定し、前記第１及び第２のクロック信号間のドリフトを補償するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項７】
前記第３のクロック信号が、前記第１及び前記第２の発振器の少なくとも一方がシャットダウンされた状態である省電力スリープモードを与えるものであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１及び前記第２のクロック信号の比率が、
前記第１及び第２のクロック信号の前記第３のクロック信号に対するキャリブレーション測定結果に基いて決定されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第３のクロック信号に対するキャリブレーション測定を同時に開始するステップを更に含むことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動無線通信装置及びその動作方法に関し、特に、移動電話機及びその動作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動電話機は、移動電話機内におけるタイムベース回路の一部に、マスタークロック回路を備え、当該マスタークロック回路は比較的高い周波数のクロック信号を発生している。移動電話機内で発生されるタイムベースは基地局のタイムベースと同期させるためのものであり、移動電話機はこの基地局と、例えばＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）等の特定の通信システムに従った通信を行なう。このような同期は、通常、自動周波数制御（ＡＦＣ）機構を用いて行なわれている。この場合、自動周波数制御（ＡＦＣ）機構は、基地局から受信する特定の信号の周波数と、ローカルクロックの周波数を比較し、続いて、観測された周波数差を取り除くために、ローカルクロックを調節する動作を行う。
【０００３】
複数の移動通信システムが開発され利用されている。これらのシステムは、異なるマスタークロックと異なる動作用タイムベースを必要とする。
【０００４】
そこで、同じ移動電話機セットを互いに異なる通信システムの中から選択して、異なる通信システムで使用できるようにすれば、単一の移動電話機を２つ以上の移動通信システムで利用でき、好適であるものと考えられる。同じ移動電話機で、システムを選択できるようにすれば、ひとつの同一の移動電話機で利用できる地理的なエリア（カバレージ）をより大きくできる。これは、異なる通信システムは同様に異なる地理的境界を示しているからである。このような地理的限界には、一般に国と国との境界があり、さらに、新しいネットワーク技術が充分なカバレージを達成するまでに要する時間的な限界としても現れる。このようなマルチモード移動電話機は、特に、海外を旅行する利用者や新技術を用いた通信システムの初期段階の利用者にとって魅力的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
２つ以上の通信システムのそれぞれの間の相互利用性を達成するために、移動電話機は、各々の通信システムのタイムベースを追跡する少なくとも２つのマスタークロック回路と、エア（無線）インターフェースとを必要とする。実現可能にするためには、このようなデュアルモード相互利用性により、１つの通信システムから別のシステムへ迅速に切り替えることができるようにすることが必要であり、特に、少なくとも２つのマスタークロック周波数を互いに対してキャリブレーションすることにより、２つの通信システムの間の正確で迅速な遷移を可能にする必要がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、簡単に、高い信頼性で、さらに、優れた費用効果で異なるタイムベースの２つの通信システムの間の相互利用性を可能にした移動無線通信装置及びその方法を提供するものである。
【０００７】
本発明の一態様によれば、第１の通信システムのタイムベース用の第１のマスタークロック周波数を供給するための第１の水晶発振器と、第２の通信システムのタイムベース用の第２のマスタークロック周波数を供給する第２の水晶発振器と、装置内で比較的低い周波数のクロック信号を供給する第３の発振器と、前記第１及び前記第２のマスタークロック信号の各々を前記第３の発振器のクロック信号にキャリブレートするための手段と、前記比較的低い周波数のクロック信号に対する前記第１及び前記第２のマスタークロックの各測定値に基づいて、前記第１及び前記第２のマスタークロックの比率を決定する手段とを備えた移動無線通信装置が得られる。
【０００８】
上記比率の決定を容易にすること、及び、この比率を両方のクロックが正確である場合に得られる固定比率と比較することによって、各システムのタイムベース間のドリフトを容易に補償することができ、２つのシステムにしたがって動作する電話機を迅速且つ正確に同期させることが可能となる。例えば、観測された比率が理想的な比率から＋１ｐｐｍだけ異なることが観測された場合には、第２のクロックに対応するタイムベースを、１００万周期毎に１周期だけ遅延させる必要がある。ＧＳＭタイムベースの具体例を挙げると、このことは、３．６９秒毎に１ビットカウントの遅延を意味する。このようにして、第１又は第２のタイムベースのいずれかを調節することができる。正確に補正すべきタイムベースは、現在、携帯電話ネットワークに論理的に接続されていない無線アクセスシステム用のタイムベースである。
【０００９】
一態様において、第３クロックは、第１及び第２の発振器の少なくとも一方がシャットダウン状態にある時に、省電力スリープモードで用いられるものと同じ発振器によって与えられる。本発明では、英国特許第２３２０３９８号に開示されるような低周波数スリープモード構成のスリープモードクロックを用いることが好適である。
【００１０】
本発明の利点は、マスタークロックの各々をより遅いクロックに対してキャリブレーションを実行することによって、追加のハードウェア構成要素を必要とすることなく第１のクロックを第２のクロックに対してキャリブレーションすることを可能にしている。このため、これに伴う余分なコストや、装置内に更なるスペースを設ける必要を避けることができる。
【００１１】
第１および第２のクロック信号の比率は、第１のスリープタイマーに対する第１のキャリブレーションタイマーの比率と、第２のキャリブレーションタイマーに対する第２のスリープタイマーの比率の積から決定されるのが好ましい。
【００１２】
必要なプロトコルスタックとハードウェアは、単一モード移動装置において用いられるものを変更せずに採用することができるのが好ましい。特別な多重化構成を必要とすることなく、それぞれの水晶発振器を適切に制御することによって実現できる。その上、発振器や、デジタル／アナログ変換回路や、用途特定集積回路（ＡＳＩＣＳ: Application Specific Integrated Circuit）などの、電話機がたとえば２つの通信システムの他方によって通信している際には必要でない構成要素をシャットダウンすることにより、消費電力を制限することが可能である。
【００１３】
より低い周波数のクロック信号に対する第１及び第２のクロックの２つのキャリブレーション測定が実質的に同時に行なわれるのが望ましい。
【００１４】
本発明は、スリープモード回路の一部としてすでに存在するハードウェアを用いてマルチモード能力を提供することにおいて特に効果的であることは言うまでもない。
【００１５】
これは、最低周波数のクロックにおけるドリフトや周波数ジッタの影響を低減するのに特に有益である。
【００１６】
上述した本発明は、タイムベース間のドリフトという潜在的な問題を解決し、これにより２つの通信システムの間の正確な同期と相互利用性を可能とした点で特に有益である。
【００１７】
また更に、本発明では、両方のクロック信号が、独立した周波数制御、潜在的なドリフト、熱による変動などの問題に曝される虞れのある状況においても、一方のマスタークロックを他方に対してキャリブレーションすることを可能とする。
【００１８】
一態様においては、一方の通信システムはＧＳＭ（Global System for Mobile communication）であり、他方の通信システムはＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）である。このように、第１のカウント手段はＧＳＭシステムクロックによりカウントされ、第２のカウント手段はＵＭＴＳ地上無線アクセス（ＵＴＲＡ）システムクロックによりカウントされる。
【００１９】
更なる態様によれば、第２のクロックに対する第１のクロック信号の比率は、上記比率測定値の複数個の平均を取ることによって得ることができる。
【００２０】
このようにして、位相ジッタの発生に対する潜在的な問題を効果的に補償し解決することができる。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、第１の周波数をもつ第１のマスタークロック信号と、第２の周波数をもつ第２のマスタークロック信号と、より低い周波数をもつ第３のクロック信号とを供給するステップと、前記第３の発振器からの信号に前記第１及び第２マスタークロックの各々をキャリブレートするステップと、前記比較的低い周波数のクロック信号に対する前記第１及び前記第２のマスタークロック信号のそれぞれの測定値に基づいて、前記第２のマスタークロックに対する前記第１のマスタークロックの比率を決定するステップを有する移動無線通信装置内のタイムベースを制御する方法が提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る通信装置について以下更に説明する。
【００２３】
図１を参照すると、本発明に係る移動電話機回路部分１０が示されており、図示された移動電話機回路部分１０は２つの異なる通信システムに使用できるように構成されている。
【００２４】
図示された電話機回路１０は、ＧＳＭシステムに従って動作する第１のセクションすなわちＧＳＭセクション１４と、ＵＭＴＳ通信システムに用いられる第２のセクションすなわちＵＭＴＳセクション１６を備えている。
【００２５】
以下更に説明するように、図示の実施形態は、例えば、英国特許第２３２０３９８号に開示された所謂３２ＫＨｚスリープモードを利用する場合を示している。図示された例では、本回路は、ＧＳＭセクション１４及びＵＭＴＳセクション１６の各々に対して３２ＫＨｚスリープモードを与える各種回路要素に接続された中央処理装置（ＣＰＵ）１２を用いている。
【００２６】
ＧＳＭセクション１４は、デジタル信号プロセッサ２０と通信可能な独立した論理ブロック１８を有し、このデジタル信号プロセッサ２０は、第１および第２の記憶領域（図示せず）を有するランダムアクセスメモリ２２と通信できるように配置されている。ランダムアクセスメモリ２２は、中央処理装置１２と通信できるように配置されている。独立論理ブロック１８はカウンタ２４を含み、カウンタ２４は、独立論理ブロック１８と、デジタル信号プロセッサ２０と、ランダムアクセスメモリ２２を介して中央処理装置１２にカウント値を出力する。
【００２７】
本回路のＵＭＴＳセクションは、ＧＳＭセクションと大略ミラー関係にある。このため、ＧＳＭセクションと同様に、ＵＭＴＳセクションは独立論理ブロック２６と、デジタル信号プロセッサ２８と、ランダムアクセスメモリ３０と、独立論理ブロック２６の内部に配置されたカウント手段３２を備えている。これらの構成要素は、ＧＳＭセクション１４の対応する構成要素と同様に動作するように接続されている。
【００２８】
別の実施形態として、単一のデジタル信号プロセッサを本回路１０のＧＳＭセクションとＵＭＴＳセクションの両方によって使用できるようにすることも可能である。更に、論理ブロックは単一でも良い。これらの技術を利用すれば、既存の電話機技術に最小限の変更を加えるだけで再利用するという本発明の目的からは離れるが、さらに効率的な設計を行なうことができる。
【００２９】
図示されるように、本回路のＧＳＭセクション１４の独立論理ブロック１８は、１３ＭＨｚクロック信号を受信するように構成されており、ＧＳＭシステム用高周波数タイムベース回路の一部を形成している。一方、本回路のＵＭＴＳ部分１６の独立論理ブロック２６は、１９．２ＭＨｚ高周波数クロックを受信するように構成されており、ＵＭＴＳタイムベース回路の一部を形成している。
【００３０】
両独立論理ブロック１８と２６は、さらに、比較的低い周波数のスリープモードクロック信号３２ＫＨｚを受信するように構成され、３２ＫＨｚの信号は、本回路１０のＧＳＭ側又はＵＭＴＳ側のいずれかがそれぞれの通信システムに接続している時に、必要とされる３２ＫＨｚスリープモード動作を与える。
【００３１】
この関係で、独立論理ブロック１８及び２６には、１３ＭＨｚ及び１９.２ＭＨｚのクロックを発振する第１及び第２の水晶発振器３４及び３６がそれぞれ接続されており、更に、両独立論理ブロック１８及び２６には、３２ｋＨｚのクロックを発振する第３の発振器３８も接続されている。
【００３２】
このようなモード動作は、上述したように、例えば、英国特許第２３２０３９８号に記載されているので、ここでは詳細には説明しない。しかしながら、ＧＳＭセクション１４のみについて簡単に説明しておく。スリープモード完了後、タイムベースの再同期を行なう手段は、低周波数３２ＫＨｚクロック信号を使用すると共に、独立論理ブロックの内部の、低周波数クロック信号をカウントする第１のカウンタと、高周波数タイムベースクロック信号のサイクル（周期）をカウントするための第２のカウンタ２４とを利用する。ＲＡＭ２２内部の第１および第２の記憶領域（図示せず）は、それぞれタイムベースサイクル中の第１及び第２の特定の時点における第２のカウンタ内のカウント値を保存するよう構成されている。ＲＡＭ内の両メモリ内のカウント値に基づくと共に、第１のカウンタにより得られたカウント値に関連し、タイムベースの再同期が行なわれる。
【００３３】
上記から解るように、このような構成は、本装置のＵＭＴＳ側においても大略同様である。
【００３４】
シャットダウンモード中、高周波数タイムベースを効果的に維持して再同期を行なうために、スリープモードクロックに対して高周波数クロックをキャリブレーション（即ち、較正）することが必要である。ＵＭＴＳ及びＧＳＭにおいて独立したスリープモードを実現するため、各クロックを３２ｋＨｚに対するキャリブレーションが行なわれる。キャリブレーションのデータを用いて、ＵＭＴＳクロックに対するＧＳＭクロックの比率は以下のようにして得られる。
【００３５】
即ち、（ＧＳＭ用スリープタイマーに対するＧＭＳキャリブレーションカウントの比率）と（ＵＭＴＳキャリブレーションカウントに対するＵＭＴＳ用スリープタイマーの比率）の積。
【００３６】
ここで、スリープタイマーには、ＣＰＵ１２により設定値が設定されており、キャリブレーションタイマーは、一旦、スリープモードキャリブレーションが完了した際に、読み出される値を有している。
【００３７】
尚、上記したタイムベースの再同期動作、ＵＭＴＳクロックに対するＧＳＭクロックの比率はＣＰＵ１２において算出される。この場合、キャリブレーション用のデータはカウンタ２４及びカウント手段３２からキャリブレーションカウントとしてランダムアクセスメモリ２２及び３０を介してＣＰＵ１０に供給される。また、キャリブレーションタイマー、ＧＳＭ用タイマー、及び、ＵＭＴＳ用タイマーはＣＰＵ１２にも備えられており、この構成により、上記した比率を算出することができる。
【００３８】
このため、本発明は、一方の通信システム、例えばＧＳＭのマスタークロックを、ＵＭＴＳなどの、少なくともひとつの別のシステムのマスタークロックに対してキャリブレーションすることにより、各マスタークロックにおける独立した周波数制御や、ドリフトや、熱による変動に関わらず、少なくとも２つのシステムの間の相互利用性を提供することができる。これは、標準の携帯電話機に既に存在するハードウェアを用いて達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による通信装置を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０    電話機回路
１２    中央処理装置（ＣＰＵ）
１４    ＧＳＭセクション
１６    ＵＭＴＳセクション
１８    独立論理ブロック
２０    デジタル信号プロセッサ
２２    ランダムアクセスメモリ
２４    カウンタ
２６    独立論理ブロック
２８    デジタル信号プロセッサ
３０    ランダムアクセスメモリ
３２    カウント手段
【図１】
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