JP2007528642A - 低価格で低精度のクロックを使用した精密なスリープタイマ - Google Patents

低価格で低精度のクロックを使用した精密なスリープタイマ Download PDF

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Abstract

無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）は、アクティブモード時に、同期通信パラメータに精度を提供する発振器を使用し、かつ、間欠受信(ＤＲＸ)モード中は低減された電力で動作する。リアルタイムクロック（ＲＴＣ）を、低減された電力動作中に周波数標準として使用し、ＲＴＣを周波数標準として用いる間、周波数調整を実施する。周波数調整を実施することによって、かなり長い期間、ＲＴＣを周波数標準として用いることができ、その結果、ＤＲＸモード中のＷＴＲＵの消費電力を低減する。

Description

本発明は、無線通信装置用基準発振器に関し、より詳細には、そのような基準発振器の消費電力の制御に関する。
マスタークロックとも称される高精度のクロックに対して低精度のクロックを較正するアルゴリズムがある。これによって、低精度のクロックは、マスタークロックのタイミングとほとんど同じくらい精密なタイミングを実現することができる。これらの技術には１つの共通点がある。低精度のクロックをマスタークロックに対して周期的に較正するということである。
無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ)や他のモバイル装置等の電池式装置においては、消費電力を制限して電池寿命を延ばすことが極めて重要である。ＷＴＲＵにおけるアルゴリズムおよびハードウェアは、消費電力を最小限にするよう設計するべきである。電池寿命は、機能の一部をオフにしたり、何らかの低減された電力モードで動作したりできる非アクティブ期間中、消費電力を低減させることによっても伸ばすことができる。ＵＭＴＳは、ＷＴＲＵが、非アクティブ期間中に低減された機能で動作できるように構成される。呼び出しや他の専用接続が進行中でない場合、ＷＴＲＵは、関連基地局との同期と通信を維持するために一部の機能を時々行うだけでよく、ＷＴＲＵの消費電力を最小限にすることが可能な非アクティブ期間を提供する。これは、ＷＴＲＵが間欠受信（ＤＲＸ）を用いて動作することによって達成され、間欠受信中は、ＷＴＲＵは、「スリープ」期間と「ウェイク期間」を周期的に循環する。スリープ期間中、不要で消費電力の大きいプロセスやハードウェアは、オフにされる。ウェイク期間中、このプロセスやハードウェアは、関連基地局との同期や通信を維持するために必要であり、すぐにオンにされる。
今日では、ハンドヘルドＷＴＲＵのほとんどは、高精度のマスタークロックに加えて低精度のリアルタイムクロック（ＲＴＣ）を含む。マスタークロックは、一般的に温度制御型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を用いて実装される。ＲＴＣの消費エネルギーは、一般的にＴＣＸＯの消費エネルギーより大幅に少ないので、ＤＲＸ中、ＴＣＸＯの代わりにＲＴＣを使用してタイミング機能を提供するのが望ましい。しかしながら、ＤＲＸ中、タイミングにＲＴＣを使用するにあたって４つの問題がある。第１の問題は、一般的にＲＴＣは、ＴＣＸＯと比較して大幅に低減された速度（例、ＲＴＣ３２，７６８ＫＨｚ、ＴＣＸＯ７６．８ＭＨｚ）で動作するということである。第２の問題は、ＲＴＣの周波数精度が、ＴＣＸＯの周波数精度と比較して極めて低くなり得るということである。第３の問題は、温度変化等の種々の環境理由が原因で、ＲＴＣの周波数ドリフトが、ＴＣＸＯの周波数ドリフトより大きくなり得るということである。第４の問題は、ＲＴＣは、一般的にＴＣＸＯと非同期的に動作することである。この４つの理由のため、一般のＲＴＣは、単独では、ＤＲＸ中にタイミング機能を果たすには不十分である。
ＷＴＲＵは、ＴＣＸＯ等の、高消費電力、高速、高精度、高安定の基準発振器、および消費電力、速度、精度、安定性がそれより低いＲＴＣを含む。名目上、ＴＣＸＯが、ＷＴＲＵにタイミング機能を提供する。ＲＴＣ単独では、ＷＴＲＵに対し十分に精密で正確なタイミング機能を提供することができない。間欠受信（ＤＲＸ）を用いて動作中の消費電力を最小化するために、ＴＣＸＯを周期的にオフにし、オフの間は、ＲＴＣが、ＷＴＲＵにタイミング機能を提供する。ＴＣＸＯとＲＴＣ間の較正と同期の方法によって、ＤＲＸ中にＲＴＣによって提供されるタイミング機能が十分に精密で正確であることを確実にする。
ここで使用されている「無線送受信ユニット」（ＷＴＲＵ）という用語は、ユーザ機器、移動局、固定もしくは移動加入者ユニット、ページャ、または無線環境で動作可能な他の任意の種類の装置を含むが、これに限定されない。「基地局」という用語は、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント、または無線環境における他の任意の種類のインターフェース装置を含むが、これに限定されない。一部の実施形態を、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）システムに関連して説明するが、それらは他の無線システムにも適用できる。
本発明によると、高電力、高精度の発振器は、スリープモード中はオフにし、代わりに低電力、低精度の発振器をスリープタイマアルゴリズムと組み合わせて用いる。低電力の発振器を使うことにより、電池寿命を長くすることができる。一般的に、低電力、低精度の発振器は、高電力、高精度の発振器より少ない桁数の周波数で動作する。例えば、1つの例示的な実施形態では、低電力クロックとして用いられるＲＴＣは、業界標準３２．７６８ＫＨｚで動作し、高電力、高精度の発振器と比較して、低減された速度で動作する。ハンドヘルドＷＴＲＵへのＲＴＣの使用が普及している中、この実施形態によって、スリープモード動作中にＲＴＣが使用できるようになる。
スリープタイマ（ＳＴ）アルゴリズムを用いて、ＤＲＸタイミングを実装し、主となるＴＣＸＯをオフにできるようにする。待機中のＷＴＲＵの消費電力を低減するために、ＤＲＸのスリープ期間中は、ＴＣＸＯを停止してもよい。ＴＣＸＯをオフにするときは、低電力の水晶発振器またはＲＴＣを用いて、ＴＣＸＯに再び電源を入れるまで、ＤＲＸタイミングを制御する。この目的のためには、業界標準の水晶ベースリアルタイムクロック、または他の標準クロック回路を、ＲＴＣとして用いる。ＲＴＣをスリープタイマアルゴリズムと組み合わせて、ＲＴＣをＤＲＸモードで用いる際の問題を克服する。スリープタイマアルゴリズムの使用は、周波数測定とスケジューリングを適用することによって、この２つの問題を解決する。ＲＴＣは、任意の適切な発振器またはクロックであることができる。これによってアルゴリズムは変化せず、パラメータのみが変化する。
本発明の適用を、ＤＲＸのコンテキストで記述し、ＵＭＴＳ標準において明示的に提供する。しかしながら、本発明は、例えば、ＤＲＸのための実施形態や非標準ベースのスリープ期間のための実施形態等、標準とは関係なく、スリープモードを有するＷＴＲＵで機能することができる。
図１は、アクティブ動作モード１１、ＤＲＸ動作モード１２におけるＷＴＲＵの動作を示すフロー図である。アクティブモード１１においては、ＷＴＲＵは、通信装置１３によって表される完全な通信機能を提供する。通常、通信フレームには部分的に省電力モードがあるが、ＷＴＲＵは、ＴＣＸＯ１７をアクティブに用いて、同期装置１４による同期と、タイミング装置１５によるタイミングを完全に動作可能にする。ＲＴＣ機能は、ＲＴＣ装置１８によって行われるように動作していてもよいが、通信装置１３は、ＴＣＸＯ１７に主に依存する。
ＷＴＲＵがＤＲＸモード１２にあるとき、同期機能とタイミング機能は、同期装置２４とタイミング装置２５に関して図示したように存在するが、そのレベルは低減される。ＷＴＲＵは、アクティブ動作モードを必要とするイベントを認識可能である必要があるので、通信装置２３による通信を一定限度に維持する。これは、低減された同期能力とタイミング能力により達成される。これにより、ＴＣＸＯ２７を使用する必要性が減り、ＲＴＣ２８への依存が可能となる。図１は、同一装置の異なる動作モードを表すので、図では異なっている物理的コンポーネントである、ＴＣＸＯ１７と２７、ＲＴＣ１８と２８は、同一の物理的装置によって行われている。
スリープモード中に実行される動作には、ページングチャネルを探すこと、セル再選択測定を行うこと、およびユーザアクティビティをチェックすることが含まれる。ページングがあれば、ＷＴＲＵは、以下に記述するように、スリープモードを脱し、アクティブモードに入る。
スリープタイマは、アクティブコンポーネントおよびＤＲＸコンポーネントを制御でき、アルゴリズムに従って同期更新に入っていく。スリープタイマアルゴリズムは、通常アクティブサイクル動作と一致するアクティブサイクルコンポーネント、およびＤＲＸ動作と一致するＤＲＸコンポーネントを含む。アクティブサイクルにおいて、アクティブコンポーネントは、ＴＣＸＯ下で動作を維持し、ＲＴＣに動作を移す能力を維持する。
アクティブサイクルコンポーネントは、同期更新、およびＷＴＲＵがＤＲＸモードに入るべきか否かの判定を含む。ＷＴＲＵがＤＲＸモードに入るべきか否かの判定は、所定の非アクティブ状態の基準に従ってなされる。ＤＲＸモードに入る基準の例としては、会話の終了、所定の時間非アクティブ状態にあること、適切な信号を配置することなく所定の時間セルサーチを行うこと、および所定の回数連続してセルサーチの試みに失敗することなどがある。具体的な基準は、ＷＴＲＵの機能である。
ある特定の実施形態においては、ＲＴＣ周波数測定が行われる。しかしながら、ＲＴＣ周波数測定は、ＤＲＸコンポーネントで行ってもよいので、避けることができる。判定時にＷＴＲＵが相対的に非アクティブな期間を識別したとき、ＷＴＲＵはＤＲＸモードに入る。
ＤＲＸコンポーネントにおいて、ＲＴＣ周波数測定は、同期を維持するために周期的に行われ、アクティブモードに戻るべきか否かに関する判定がなされる。
図３および４のコンポーネントは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の集積回路、複数の集積回路、個別コンポーネント、または、集積回路（単数または複数）と個別コンポーネントの組み合わせを用いて実装してよい。図２は、スリープタイマアルゴリズム８０によって用いられる入力信号および出力信号のブロック図である。マスタークロックおよびＤＲＸサイクル長は、ＲＴＣ周波数測定８３を得るための入力である。その後、ウェイクアップとスリープの位置を決めるために計算８８を実行し、次に、それを用いてウェイクアップ時刻９３を生成する。ＴＣＸＯ電源投入、ＴＣＸＯ電源切断、および、次のページングオケージョン（ＰＯ：paging occasion）もしくは同期更新は、アルゴリズム８０の出力である。
スリープタイマと他の受信機のアルゴリズムとの相互作用を図３のブロック図に示す。スリープタイマは、それ自身、以下に記述するスリープタイマプロセスに従って制御される。図３のブロック図は、スリープタイマと他の受信機の同期プロセスとの相互作用を示す。そのコンポーネントには、タイミングマネージャ１１１、ＡＤＣ回路１１２、ＡＧＣ回路１１３、受信フィルタ回路１１４、周波数推定回路１１５、ループフィルタ１１６、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１１７、およびＴＣＸＯ１１８が含まれる。フレームタイミング補正（ＦＴＣ）回路１２１、マスタークロック１２６、ＲＴＣ１２７、およびスリープタイマ１２８も示す。この回路は、受信機のフレーム同期の獲得、維持を担うアルゴリズムを実装する。ＡＤＣ回路１１２、ＡＧＣ回路１１３、受信フィルタ回路１１４、周波数推定回路１１５、ループフィルタ１１６、ＤＡＣ１１７、およびＴＣＸＯ１１８は、周波数推定ループ１３１を形成する。タイミングマネージャ１１１、ＡＤＣ回路１１２、ＡＧＣ回路１１３、受信フィルタ回路１１４、およびＦＴＣ回路１２１は、フレーム同期ループ１３２を提供する。特にこの実施形態においては、スリープタイマ１２８は、マスタークロック１２６およびＲＴＣ１２７から信号を受信し、次に、ＴＣＸＯ１１８の電源をオンまたはオフにする信号を提供する。
入力は次のようになる。（１）７６．８ＭＨｚ（２０Ｘチップレート）公称周波数を有するようなマスタークロック（ＭＣ）（２）公称周波数３２,７６８Ｈｚを有するようなＲＴＣ。制御面は次のようになる。（１）フレームを用いて表したＤＲＸサイクル長をアルゴリズムへの入力として提供する。（２）次のイベントは、ページングブロックまたは同期更新ブロックのいずれかのバイナリ入力である。（３）ＰＯ開始は、ＰＯの最初のＭＣパルスである。
出力は次のようになる。（１）ＴＣＸＯ電源切断は、ＴＣＸＯの電源をオフにすべき時を示す。（２）ＴＣＸＯ電源投入は、ＲＴＣパルスを用いてＴＣＸＯの電源を入れる時を示す。（３）次のＰＯまたは同期更新位置：次のウェイクアップ時刻と考えられるページングブロックに応じて、ＰＯまたは同期更新期間のいずれでもよい。この出力は、ＭＣパルス（２０Ｘチップレート）を用いてこのイベントの開始を示す。
スリープモード中に実行される動作は、ページングチャネルを探すこと、セル再選択測定を行うこと、およびユーザアクティビティをチェックすることである。ページングがあれば、ＷＴＲＵは、スリープモードを脱してアクティブモードに入る。セル再選択は、図４に示すページングブロック中の任意の所与の時に、最強のセルを測定する連続したプロセスである。
図４は、ＤＲＸモードにおける層１の処理に対するタイミング図である。スリープタイマはＤＲＸサイクル中、稼働する。アルゴリズムは、異なった速度で稼動する２つの異なった部分を有する。第１の部分は、ＲＴＣ周波数測定である。図４に示すアルゴリズムにおけるこの部分は、全ての同期更新期間中に動作する。周波数測定は、ＷＴＲＵがＤＲＸサイクルに入る直前にも動作する。アルゴリズムの第２部分は、ＰＯまたは同期更新位置を示す役割を担い、ＤＲＸサイクル中の全てのＰＯに対して動作する。この２つの部分からなるアルゴリズムは、計算的に極めて効率のよいアルゴリズムであると考えられるが、他のアルゴリズムを用いてもよい。
図４が示す特定の例では、フレームオフセットに同期更新期間が続き、同期更新期間に同期更新ブロック１６４が続く。１連のページングブロック１７１〜１７４を示す。数個のＲＸウォームアップ期間１８１〜１８３を示す。そのウォームアップ期間は、通例、ページングブロック１７２、１７３、または同期更新ブロック１６４等の他のアクティビティに先行する。スリープ期間１９１等のスリープ期間は、ＲＸウォームアップ期間１８１〜１８３に先行する。同期更新期間１６２は、同期更新ブロック１６４に先行する。
ＲＸ＿ＷａｒｍＵｐは、ＴＣＸＯのウォームアップが可能なように、約５ミリ秒前にＴＣＸＯをオンにするために用いられるパラメータである。それは、５ミリ秒におけるＭＣ（２０Ｘ）パルスの数と大体同じである。この実施形態においては、その数は、３８４，０００に設定されている。
ＤＲＸは、相対的な非アクティブ期間を識別するよう意図されており、ＷＴＲＵに搭載された様々なコンポーネントの電源を切り、「スリープ」に入ることによって、電池電力を節約して使う機会を提供する。ＷＴＲＵは、ウェイクアップしてトランスポート情報を受信しなければならないときは、その旨の通知を受ける。
ＤＲＸは、アイドルモード、および接続モードのＣＥＬＬ＿ＰＣＨとＵＲＡ＿ＰＣＨ状態で使用される。ＤＲＸ中、ＷＴＲＵは、システム情報設定に基づいてＲＲＣ（無線リソース制御装置）が指示するようにＰＯでウェイクアップしなければならない。ＰＯは、ページングブロックの開始を示す。ＲＲＣは、層１が、この手順の各々に対して、いつ、どれだけの間、どのチャネルで聞かなければならないかをスケジューリングする役割を担う。ある特定のＷＴＲＵに対する２つのＰＯ間の時間差をＤＲＸサイクル長と呼ぶ。
１つのＰＯは、ページングブロック１つに対応する。ページングブロックは数個のフレームからなり、ページングブロックに含まれるのは、（１）２個または４個のページングインジケータ（ＰＩ）のフレームからなるページングインジケータチャネル（ＰＩＣＨ）ブロック、（２）２、４または８個のフレームからなり、他のチャネルが物理的リソースを使用することができるギャップ期間、および（３）１〜８個のページンググループに対して２〜１６個のページングメッセージのフレームからなるページングチャネル（ＰＣＨ）ブロックである。
ＤＲＸを用いるとき、所与のＷＴＲＵは、１つのＤＲＸサイクルにつき１つのＰＯにおける１つのＰＩを監視するのが必要なだけである。図４にページングブロックのタイミング図を示す。ＤＲＸサイクル長は、８フレームから５１２フレームまでの範囲で変化してよい。アイドルモードでは、可能なＤＲＸサイクル長は、０．６４、１．２８、２．５６および５．１２秒で、ＣＥＬＬ／ＵＲＡ＿ＰＣＨ状態では、可能なＤＲＸサイクル長は、０．０８、０１６、０．３２、０．６４、１．２８、２．５６および５．１２秒である。
ＷＴＲＵは、ＰＩを成功裡に読み取り、セル再選択測定を行うことができるように、ＤＲＸ中、周期的にそのフレームとタイミング同期を更新するべきである。従って、層１の周期的ＤＲＸアクティビティには、セル再選択とそれに関連する測定、ＰＩの監視、およびフレームとタイミング同期の維持が含まれる。
ＷＴＲＵは、関連するＰＩを通してページングされていることを検知した場合、そのＰＣＨを読み取ってページングメッセージにアクセスする。検知しなければ、スリープに戻る。
ＴＣＸＯを連続して運転すると、公称電圧３．０Ｖの直流電源から２．０ｍＡの最大電流、すなわち６．０ｍＷの電力を消費する。さらなる省電のためには、ＤＲＸスリープ期間中、ＴＣＸＯを停止してもよい。ＴＣＸＯを停止するときは、スリープタイマを用いて、ＰＯまたは同期更新期間の開始のためのＴＣＸＯのウェイクアップ時刻をスケジューリングする。ＲＴＣの消費電力は、一般的にＴＣＸＯに比べると微々たるもので、３Ｖの直流電源からほぼ１マイクロアンペア程度、すなわち３マイクロワットである。
ＲＴＣの使用に関連して３つの問題がある。第１に、ＲＴＣの分解能が、広帯域符号分割多重アクセス（Ｗ−ＣＤＭＡ）時分割複信（ＴＤＤ）モード等、一部の無線システムの要件を満足しない。ＲＴＣの一般的な周波数は、３２，７６８Ｈｚである。これは、３０．５２マイクロ秒の最小分解能、１１７．１９チップ、または２０Ｘサンプルの２，３４３．８（７６．８ＭＨｚ）に対応する。第２の問題は、ＲＴＣの周波数の精度である。ＲＴＣの動作周波数は、最大偏差１００ｐｐｍまで公称周波数と異なることがある。第３に、ＲＴＣの周波数安定度が低い可能性がある。この問題により、ドリフト率は、１分あたり［＋／−］０．３ｐｐｍ、または１秒あたり０．００５ｐｐｍより速くはならないと考えられる。このドリフト率は、常温用水晶発振器（ＲＴＸＯ）にとっては、一般的に最悪のケースである。ＲＴＸＯは、温度感応性を低くするために特別に切断した水晶を使用している。これらの発振器は、ＴＣＸＯ同様、特別なケーシングを有していないので、コストは低くなる。
スリープタイマアルゴリズムは２つの部分からなる。ＲＴＣ周波数測定とスリープタイマスケジューリングである。周波数測定は、ＤＲＸサイクル中、周期的に行われ、周波数精度と周波数の安定性の問題を克服する。スケジューリング部分は、ＷＴＲＵの分解能要件を満たして、ＴＣＸＯが停止しているとき、ＤＲＸイベントを正確にスケジューリングする。
ＲＴＣの周波数補正は必要ない。必要なのは、ＲＴＣの周波数を正確に測定することのみである。アクティブな接続モードにおいては、ＴＣＸＯは常にＯＮになっているので、ＲＴＣ周波数測定を行う必要はない。ＲＴＣ周波数測定は、ＤＲＸサイクルに入る直前、およびＤＲＸ中に必要とされる。その更新率は、全体の周波数精度が約０．１ｐｐｍとなるようにするべきである。
スリープタイマアルゴリズムは、タイミングマネージャ機能と相互作用する。次のＰＯまたは同期更新出力は、タイミングマネージャに対して、ウェイクアップに続くＰＯまたは同期更新の開始と同時に起こるＭＣパルスを識別する。タイミングマネージャからのＰＯ開始入力は、スリープタイマアルゴリズムに対して、ウェイクアップに続くＰＯの開始を識別する。ＦＴＣが同期更新の後にフレームタイミングを変更した場合、表示されるＰＯ開始時刻は、更新されたタイミングに関するものである。
スリープタイマアルゴリズムは、リアルタイムクロック周波数測定とスリープタイマスケジューリングを比較する。リアルタイムクロック周波数測定に関して、図５は、本発明による、ＲＴＣ周波数推定ウインドウのタイミング図である。ＲＴＣの周波数を正確に測定するために、マスタークロックパルス２７１の数を、長い時間２７２にわたって数える。マスタークロックは７６．８ＭＨｚの周波数を有し、それは２０Ｘチップレートである。このクロックはＴＣＸＯに対して位相同期するため、クロックの最低精度は０．１ｐｐｍである。ＲＴＣに対する補正がないので、ＴＣＸＯの精度は、ＲＴＣの周波数測定の精度に影響を与えない。結果として、ＲＴＣ周波数測定の精度は、周波数推定ウインドウのサイズの増加によって、必要なだけ増加させることができる。０．１ｐｐｍのＲＴＣ周波数推定精度を得るためには、１０００万のマスタークロック(ＭＣ)パルス２７１を数えなければならない。
周波数推定ウインドウの長さを、４０９６ＲＴＣパルス（「チック」）と選択すると、それは、公称ＲＴＣ周波数３２，７６８Ｈｚおよび公称マスタークロック周波数７６．８ＭＨｚに対して９，６００，０００ＭＣパルスを含む。周波数推定ウインドウの開始と終了は、両方ともＲＴＣパルス２７１にトリガされる。ＲＴＣパルス２７１の開始によって、ＭＣパルスの計数が始まる。ＲＴＣパルス２７１の４０９６番目の開始でＭＣの計数は止まり、ＭＣ計数値が周波数推定に使用される。
周波数推定ウインドウは、約１２５ミリ秒または１３フレーム続く。アクティブ接続モードでは、ＤＲＸサイクルに入る直前を除いて、この周波数推定は行われない。その場合、周波数測定は、ＤＲＸサイクルに入る前の最後の１００フレームうちのどこかで起こる。ＤＲＸサイクル中、周波数測定は、各同期更新期間内に行われる。周波数測定および処理は、同期更新期間の最後の１３フレーム内に起こるべきであり、そうすることでＴＣＸＯは、安定するために最大限可能な時間を有する。更新された周波数推定は、次のページングブロックで用いられる。
スリープタイマスケジューリングに関して、図６は、スリープタイマスケジューリングを示すタイミング図である。スリープタイマは、各ＤＲＸサイクルに関して２つの周期的イベントを判定する。すなわち、ＴＣＸＯの次のウェイクアップ時刻、および次のＰＯまたは次の同期更新ブロックの開始、どちらか次のイベントの時刻（特定のＭＣパルス）である。ＴＣＸＯがないときに、これらのイベントを配置するために、単純な計数動作に適用する１つの測定と数個のプロセスがある。以下の図６に、イベントのタイミング図を示す。
ＴＩＣ Ａ：ＰＯの後の最初のＲＴＣチック。
ＴＩＣ Ｂ＝ＢＲＴＣ：ＴＣＸＯに電源を入れるところのＲＴＣチック。ＢＲＴＣは、（同期更新またはＤＲＸサイクル長の変化ごとに計算された）ＰＯの開始からのＲＴＣチック数を特定する。
ＴＩＣ Ｃ＝ＣＲＴＣ：（同期更新１回につき計算された）次のＰＯまたは同期更新ブロックの開始を配置するために用いられるＤＲＸ期間中のＲＴＣチック。
ＫＲＴＣ(＝４０９６)：ＲＴＣチック数（一定）で表した周波数推定ウインドウの期間。
ＤＲＸＰ：このパラメータは、現在のＰＯから次のイベントまでの距離を、フレームを用いて示す。次のイベント入力およびＤＲＸサイクル長に応じて異なった値を有し、それについては表１に示す。
ＫＭＣ：（全てのＤＲＸサイクル長に関して表にされた）１ＤＲＸ期間についてのＭＣ（２０Ｘ）パルス数。
ＫＲＴＣ：周波数推定中に用いられたＲＴＣパルスの数、４０９６に設定されている。
ＭＭＣ：（同期更新期間ごとに測定された）ＲＴＣ周波数測定ウインドウにおけるＭＣパルスの側定数。
ＡＭＣ：（１ＤＲＸサイクルにつき測定された）現在のＰＯの開始からＴｉｃ ＡまでのＭＣパルスの測定数。
ＢＲＴＣ：ＲＴＣパルスで表したＴＣＸＯのウェイクアップ時刻で、次のＰＯまたは同期更新ブロックの開始の５ミリ秒前（１６４ＲＴＣチックとして表される）にほぼ等しい。
ＣＭＣ：ＣＲＴＣ（Ｔｉｃ Ｃ）から次のページングブロックまたは同期更新ブロックの開始まで計算されたＭＣチック数。ＣＭＣパルスの開始は、次のページングブロックまたは同期更新ブロックの最初のチップの開始とほぼ同時である。
各ページングブロックの開始時に、次のウェイクアップ時刻が計算される。計算は、次のように行われる。（１）ＰＯから次のＲＴＣパルス（ＴＩＣ Ａ）までのＭＣパルスの数、ＡＭＣを測定する（２）表１からＤＲＸＰを見つける（３）方程式における公式を用いて、ＢＲＴＣ、ＣＲＴＣ、ＣＭＣを計算する。
図７は、ＤＲＸ中のＴＣＸＯの停止手順を示すフロー図３００である。ページングブロックの開始（ステップ３０１）に、ＡＭＣの測定（ステップ３０２）が続き、その後、ＢＲＴＣ、ＣＲＴＣ、ＣＭＣの計算（ステップ３０３）が続く。この計算にＰＩＣＨの読取（ステップ３０４）が続き、ページングインジケータ（ＰＩ）がポジティブか否かの判定（ステップ３０５）が続く。ＰＩがポジティブの場合、ＷＴＲＵがページングされているか、ＢＣＣＨによって示されるように一部の設定に変更があるかのいずれかである。従って、ＰＩがポジティブの場合、ＷＴＲＵは、ＰＣＨチャネルを読んで、そのＰＩポジティブが参照するものを見つけ出す。ＰＩがポジティブの場合、ＰＣＨを読み（ステップ３１１）、ＰＣＨから読み取られたデータは、ページングか、ＢＣＣＨの変更かの判定がなされる（ステップ３１２）。ＰＣＨから読み取られたデータが、ページングか、ＢＣＣＨの変更かを示すとステップ３１２で判定された場合、ＴＣＸＯはオンのまま、またはＤＲＸモードを終了する（ステップ３１３）。ＰＩがポジティブでないとステップ３０５で判定された場合、すなわち、ＰＣＨは、ページングも、ＢＣＣＨの変更も表さないとステップ３１２で判定された場合、現在のＰＯが正しく同期更新の後に続くか否かに関して判定がなされる（ステップ３２１）。現在のＰＯが、正しく同期更新に続く場合、プロセスは、ＡＦＣおよびＦＴＣが収束される（ステップ３２２)まで待ち、ＡＦＣおよびＦＴＣが収束されると、ＡＦＣ／ＦＴＣの収束を告げてから次のイベント開始までの距離が１フレームより大きいか否かを判定する（ステップ３２３）。ＡＦＣ／ＦＴＣの収束を告げてから次のイベント開始までの距離が、１フレームより大きい場合、ＴＣＸＯをオフにし、ＤＲＸモードを続ける（ステップ３２４）。ＡＦＣ／ＦＴＣの収束を告げてから次のイベント開始までの距離が、１フレーム以下であるとステップ３２３で判定された場合、ＴＣＸＯはオンのままで、ＤＲＸモードを続ける。
現在のＰＯが同期更新の後に続かないとステップ３２１で判定された場合、近傍探索の測定を完結するまで行い（ステップ３４１）、現在のＰＯから次の同期更新の開始までの距離が１７フレームより小さいか否かの判定がなされる（ステップ３４２）。現在のＰＯから次の同期更新の開始までの距離が１７フレームより小さい場合、ＴＣＸＯはオフにされ、ＤＲＸモードを続ける(ステップ３２４）。現在のＰＯから次の同期更新の開始までの距離が１７フレーム以上の場合、ＴＣＸＯはオンのままで、ＤＲＸモードを続ける。
動作において、次のスリープタイマのイベントは、ＴＣＸＯがオフになるようスケジューリングすることである。そのイベントの概要をフローチャートに示す。フローチャートからわかるように、１ＤＲＸサイクルにつき、スケジューリングには、次の３通りの最終ケースがある。（１）ＴＣＸＯを停止し、ＷＴＲＵはＤＲＸのままで、スリープタイマアルゴリズムを適用する。（２）フローチャートに示す条件によってＴＸＣＯはオンのままで、ＷＴＲＵはＤＲＸのままである。用いられるクロック基準は、ＴＣＸＯであり、スリープタイマアルゴリズムは用いられない。（３）ＴＣＸＯはオンのままで、ＷＴＲＵは、ＤＲＸを脱しなければならない。この場合、ＷＴＲＵがページングされたか、ＢＣＣＨの変更情報が存在するかのどちらかである。
Figure 2007528642
プロセスの最終ステップは、次のイベントのためのウェイクアップである。ウェイクアッププロセスは、次のようになる。（１）最後のＰＯの後のＢＲＴＣパルス、ＢＲＴｃ時にＴＣＸＯをオンにする。(２)ＣＲＴＣ時まで待つ。（３）ＣＲＴＣから始まるＣＭＣマスタークロックパルスを数える。（４）ＣＭＣマスタークロックパルスで、その時刻は、次のイベントの開始、すなわち、次のイベントの最初のタイムスロットの最初のチップ、とほぼ同じである。（５）ＷＴＲＵがＤＲＸサイクルから出るまで各ＤＲＸサイクルに対してそのプロセスを繰り返す。
本発明の利点の１つは、極めて簡潔なプロセスを実装し、実際のクロック較正の必要性を避けることである。タイミング精度は、測定期間の長さまたは基準クロックの周波数を変えることによって制御できる。その簡潔さは、このプロセスの実施形態は低精度のクロックを較正せず、その周波数測定のみを行うという事実から生じる。
アクティブ動作モード１１、ＤＲＸ動作モード１２におけるＷＴＲＵの動作を示すフロー図である。 スリープタイマアルゴリズムで用いられる入力信号および出力信号のブロック図である。 スリープタイマと他の受信機の同期アルゴリズムとの相互作用を示すブロック図である。 層１の処理に対するタイミング図である。 ＲＴＣ周波数推定ウインドウの図である。 スリープタイマスケジューリングのイベントのタイミング図である。 ＤＲＸ中の発振器停止手順のフロー図である。

Claims (29)

  1. 無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）を動作する方法であって、前記方法は、
    同期通信に基準発振器を提供するステップと、
    リアルタイムクロック（ＲＴＣ）を提供するステップと、
    アクティブ動作モードおよび低電力動作モードを提供するステップと、
    前記アクティブモード中は前記基準発振器を使用して、前記低電力モード中は前記基準発振器を使用しないステップと、
    前記低電力モード中は前記ＲＴＣを使用するステップと、
    前記低電力モード中は前記ＲＴＣからの同期に対して周波数調整を実施することによって、所定の同期基準を満たすステップと
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記低電力モードは、間欠受信（ＤＲＸ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記基準発振器は、高電力、高精度の発振器として機能すること、
    前記ＲＴＣは、前記ＤＲＸモード時に代替の発振器として機能すること、および、
    スリープタイマアルゴリズムは、前記アクティブモード中に前記基準発振器を前記のように使用すること、および前記低電力モード中に前記基準発振器を前記のように使用しないことを達成するように、ＤＲＸタイミングを実装し、前記アクティブ動作モードおよび前記低電力動作モードを制御すること
    を特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記低電力モード中、所定のイベントが前記所定の同期基準を満たすか否かを判定するステップと、前記同期基準を満たさない場合は、前記ＲＴＣから得た同期に同期調整を提供するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 前記基準発振器として、温度制御型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 前記低電力モード中、所定のイベントが前記所定の同期基準を満たすか否かを判定するステップと、
    前記同期基準を満たさない場合は、前記ＲＴＣから得た同期に同期調整を提供するステップと
    を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  7. ページングオケージョン（ＰＯ）に応答して、前記低電力モードから前記アクティブモードへの遷移を提供するステップと、
    同期イベントに応答して、前記低電力モードからの遷移を提供するステップと
    を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  8. 無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）であって、
    同期通信に周波数標準を提供する基準発振器、
    前記基準発振器より著しく低い電力で動作するリアルタイムクロック（ＲＴＣ）、
    前記ＲＴＣに基づいてＲＴＣの周波数標準を実装する回路、
    アクティブ動作モードおよび低電力動作モードを提供し、それによって前記アクティブモードは前記基準発振器を使用し、前記低電力モードは前記ＲＴＣの周波数標準を使用するコントローラ、および、
    少なくとも前記低電力モード中、前記ＲＴＣからの同期に対して周波数調整を実施し、それによって、所定の同期基準を満たす回路
    を備えたことを特徴とする無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）。
  9. 前記低電力モードは、間欠受信（ＤＲＸ）を含むこと、
    前記基準発振器は、高電力、高精度の発振器として機能すること、
    前記ＲＴＣは、前記ＤＲＸモード時に代替の発振器として機能すること、および、
    前記コントローラは、前記アクティブモード中に前記基準発振器を前記のように使用すること、および前記低電力モード中に前記基準発振器を前記のように使用しないことを達成するように、スリープタイマアルゴリズムを実装してＤＲＸタイミングの実装を制御し、前記アクティブ動作モードおよび前記低電力動作モードを制御すること
    を特徴とする請求項８に記載のＷＴＲＵ。
  10. 前記基準発振器として設けられた温度制御型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を備えたことを特徴とする請求項８に記載のＷＴＲＵ。
  11. 所定のイベントが前記低電力モード中に前記所定の同期基準を満たすか否かの判定を提供する前記コントローラ、および、
    前記同期基準を満たさない場合は、前記ＲＴＣから得た前記同期に対して周波数調整を実施する命令を実行する前記コントローラ
    を備えたことを特徴とする請求項８に記載のＷＴＲＵ。
  12. ページングオケージョン（ＰＯ）に応答して、前記低電力モードから前記アクティブモードへの遷移を提供する前記コントローラ、および、
    同期イベントに応答して、前記低電力モードからの遷移を提供する前記コントローラ
    を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のＷＴＲＵ。
  13. アクティブ動作モードおよび非アクティブ動作モードを有する電子装置で使用する周波数標準であって、前記周波数標準は、
    第１の発振精度を提供する基準発振器、
    リアルタイムクロック（ＲＴＣ）、
    前記ＲＴＣから基準発振信号を導出する回路であって、前記ＲＴＣおよび前記ＲＴＣから前記基準発振信号を導出する前記回路は、前記基準発振器よりも著しく低い電力で動作する回路、
    前記ＲＴＣからの同期に対して周波数調整を実施し、それによって第２発振精度で所定の同期基準を満たす回路、および、
    アクティブ動作モードおよび低電力動作モードを提供するコントローラであって、それによって、前記アクティブモードは前記基準発振器を使用し、前記低電力モードは前記ＲＴＣからの前記基準発振信号を使用して前記基準発振器を使用しないコントローラ
    を備えたことを特徴とする周波数標準。
  14. 前記低電力モードは、間欠受信（ＤＲＸ）を含むこと、
    前記基準発振器は、高電力、高精度の発振器として機能すること、
    前記ＲＴＣは、前記ＤＲＸモード時に、代替の発振器として機能すること、および、
    前記コントローラは、前記アクティブモード中に前記基準発振器を前記のように使用すること、および前記低電力モード中は前記基準発振器を前記のように使用しないことを達成するように、スリープタイマアルゴリズムを使用してＤＲＸタイミングを実装し、前記アクティブ動作モードおよび前記低電力動作モードを制御すること
    を特徴とする請求項１３に記載の周波数標準。
  15. 前記低電力モード中、前記コントローラは所定のイベントが前記所定の同期基準を満たすか否かを判定し、前記同期基準を満たさない場合、前記コントローラは前記ＲＴＣから得た前記同期に対して周波数調整を実施する命令を実行すること
    を特徴とする請求項１３に記載の周波数標準。
  16. 前記基準発振器として設けられた温度制御型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の周波数標準。
  17. ページングオケージョン（ＰＯ）に応答して、前記低電力モードから前記アクティブモードへの遷移を提供する前記コントローラ、および、
    同期イベントに応答して、前記低電力モードからの遷移を提供する前記コントローラ
    を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の周波数標準。
  18. 無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）を動作する方法であって、前記方法は、
    間欠受信（ＤＲＸ）状態を確立し、間欠受信状態中は、前記ＷＴＲＵは、間欠受信動作モードで動作するステップと、
    基準発振器を用いて前記ＤＲＸモードに対して低減されたクロックレートを確立するステップと、
    受信信号の同期タイミングを前記低減されたクロックレートに従って判定するステップと、
    ページングインターバル状況を前記受信信号に従って判定するステップと、
    少なくとも１つの所定のページングインターバル状況である場合、前記ＤＲＸ状態を中止し、標準動作状態を始めるステップと、
    少なくとも１つの他のページングインターバル状況である場合、前記ＤＲＸ状態を続けるステップと
    を有することを特徴とする方法。
  19. 前記他のページング状況に応答して、少なくとも１つの同期状況を確立するステップを有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  20. 前記標準動作状態において同期通信に基準発振器を使用するステップと、
    前記ＤＲＸモード時に、同期通信にリアルタイムクロック（ＲＴＣ）を使用するステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  21. 前記標準動作状態としてアクティブ動作モードを提供し、前記ＤＲＸモードとして、低電力動作モードを提供するステップと、
    前記アクティブモード中、前記基準発振器を使用するステップと、
    前記ＤＲＸモード時に、同期通信にリアルタイムクロック（ＲＴＣ）を使用するステップと、
    前記低電力モード中、前記ＲＴＣからの同期に対して周波数調整を実施し、それによって、所定の同期基準を満たすステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  22. ページング状況を受信するステップと、
    前記ページング状況の受信のタイミングを判定するステップと、
    前記ページング状況の受信が同期更新前の所定の期間内に起こる場合は、次の同期更新まで標準動作状態を維持するステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  23. ＦＴＣ（フレームタイミング補正）状況を判定するステップと、
    自動周波数制御およびＦＴＣの収束状況を判定するステップと、
    前記自動周波数制御およびＦＴＣの収束状況が、所定の限界を超える場合、標準動作状態を次の同期更新まで維持するステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
  24. 前記基準発振器は、高電力、高精度発振器として機能すること、
    前記ＲＴＣは、前記ＤＲＸモード時に、代替の発振器として機能すること、および、
    スリープタイマアルゴリズムは、前記アクティブモード中に前記基準発振器を前記のように使用すること、および前記低電力モード中に前記基準発振器を前記のように使用しないことを達成するように、ＤＲＸタイミングを実装し、前記アクティブ動作モードおよび前記低電力動作モードを制御すること
    を特徴とする請求項１８に記載の方法。
  25. 無線装置における半導体集積回路の使用であって、前記集積回路は、
    同期通信に周波数標準を提供する基準発振器、
    前記基準発振器より著しく低い電力で動作するリアルタイムクロック（ＲＴＣ）、
    前記ＲＴＣに基づいてＲＴＣの周波数標準を実装する回路、
    アクティブ動作モードおよび低電力動作モードを提供し、それによって前記アクティブモードは前記基準発振器を使用し、前記低電力モードは前記ＲＴＣ周波数標準を使用するコントローラ、および、
    少なくとも前記低電力モード中、前記ＲＴＣからの同期に対して周波数調整を実施し、それによって所定の同期基準を満たす回路
    を備えたことを特徴とする半導体集積回路の使用。
  26. 前記低電力モードは、間欠受信（ＤＲＸ）を含むこと、
    前記基準発振器は、高電力、高精度発振器として機能すること、
    前記ＲＴＣは、前記ＤＲＸモード時に、代替の発振器として機能すること、および、
    前記コントローラは、前記アクティブモード中に前記基準発振器を前記のように使用すること、および前記低電力モード中に前記基準発振器を前記のように使用しないことを達成するように、スリープタイマアルゴリズムを実装して間欠受信(ＤＲＸ)タイミングの実装を制御し、前記アクティブ動作モードおよび前記低電力動作モードを制御すること
    を特徴とする請求項２５に記載の集積回路。
  27. 前記基準発振器として設けられた温度制御型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を備えたことを特徴とする請求項２５に記載の集積回路。
  28. 所定のイベントが前記低電力モード中に前記所定の同期基準を満たすか否かの判定を提供する前記コントローラ、および、
    前記同期基準を満たさない場合は、前記ＲＴＣから得た前記同期に対して周波数調整を実施する命令を実行する前記コントローラ
    を備えたことを特徴とする請求項２５に記載の集積回路。
  29. ページングオケージョン（ＰＯ）に応答して、前記低電力モードから前記アクティブモードへの遷移を提供する前記コントローラ、および、
    同期イベントに応答して、前記低電力モードからの遷移を提供する前記コントローラ
    を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の集積回路。
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