KR101444966B1

KR101444966B1 - 다중 모드 디바이스의 자동 주파수 보정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101444966B1
Application number: KR1020097009123A
Authority: KR
Inventors: 그레고리 더블유. 찬스; 스테판 엘. 바일리스; 아민 더블유. 클롬스도프; 크리스토퍼 엔. 커비
Original assignee: 모토로라 모빌리티 엘엘씨
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2014-11-03
Also published as: EP1919103B8; WO2008054975A1; US20090227248A1; US8170000B2; CN101536364B; CN101536364A; EP1919103B1; EP1919103A1; KR20090083899A

Abstract

시스템 클럭을 제1 무선 액세스 기술과 연관된 서빙 셀(102)과 동기화하고 제2 무선 액세스 기술과 연관된 서빙 셀(104)을 모니터링하는 방법 및 장치가 제공된다. 통신 디바이스(100)는 서빙 셀(102)과의 동기화가 가능한 제1 동기화 디바이스(205) 및 인접 셀(104)과의 개별적인 동기화가 가능한 제2 동기화 디바이스(206)를 포함한다. 제1 동기화 디바이스(205) 및 제2 동기화 디바이스(206)는 개별적인 주파수 보정 모듈들(207, 208)을 포함한다. 따라서, 제1 동기화 디바이스(205)가 서빙 셀(102)과의 동기화를 유지하는 동안, 제2 동기화 디바이스(206)는 인접 셀(104)에 대해 보정될 수 있다. 따라서, 동일한 보정된 시스템 클럭이 2개의 무선 액세스 기술 사이에서 사용될 수 있다.

통신 디바이스, 시스템 클럭, 무선 액세스 기술, 서빙 셀, 동기화

Description

다중 모드 디바이스의 자동 주파수 보정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR AUTOMATIC FREQUENCY CORRECTION IN A MULTIMODE DEVICE}

본 발명은 일반적으로 무선 통신 디바이스에서의 주파수 보정에 관한 것으로서, 구체적으로는 다수의 무선 액세스 기술과의 통신을 위해 단일 시스템 클럭을 사용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

이동 전화와 같은 이동 통신 디바이스들은 내부 회로를 서빙 셀, 타워 또는 기지국에 의해 전송되고 있는 통신 신호와 동기화시킴으로써 타워들 및 기지국들과 통신한다. 이러한 디바이스들은 내부 발진기를 서빙 장비와 연관된 캐리어 신호의 주파수와 정렬하기 위해 내부 발진기의 주파수를 조정 또는 보정함으로써 동기화를 수행한다. 예를 들어, 셀 타워와 통신하는 이동 전화는 호가 진행 중인 동안 타워 캐리어 신호와 주파수 및 시간 동기화되도록 그의 내부 발진기를 주파수 보정할 것이다.

종래의 이동 전화에서, 주파수 합성기의 동기화는 통신 신호의 적절한 변조 또는 복조를 허가하도록 수행되며, 시스템 클럭의 동기화는 서빙 장비와의 적절한 시간 정렬을 유지하도록 수행된다. 주파수 동기화는 종종 주파수 합성기들로서 동작하는 한 쌍의 위상 동기 루프들에 의해 수행된다. 제1 위상 동기 루프는 통신 신호의 적절한 변조 또는 복조를 위해 기지국 캐리어 신호와 동기화되며, 제2 위상 동기 루프는 시스템 시간 임계 이벤트들의 추적을 유지하는 데 사용되는 시스템 클럭을 주파수 동기화한다. 이러한 시스템은 TDMA, CDMA, GSM, WLAN 또는 WiMAX와 같은 단일 무선 액세스 기술과 통신하도록 구성되는 이동 전화들에 대해 양호하게 동작한다.

오늘날의 유동적 사회에서, 사람들은 종종 한 주에서 다른 주로 그리고 한 나라에서 다른 나라로 이동을 한다. 하나의 지역에서 다른 지역으로 이동할 때, 때때로 사람들은 그들이 통상적으로 이용하는 무선 액세스 기술과 다른 무선 액세스 기술 네트워크들에 의해 서비스되고 있는 영역들 내로 이동한다. 예컨대, CDMA 전화를 가진 사람이 GSM 네트워크에 의해 서비스되고 있는 영역으로 이동할 수 있다. CDMA 및 GSM 기술들과 연관된 캐리어 및 변조 주파수들은 상이하므로, 종래의 CDMA 이동 전화는 GSM 네트워크와 통신할 수 없을 것이다. 결과적으로, 다수의 기술과 통신할 수 있는 이동 통신 디바이스에 대한 요구가 발생하게 된다.

이러한 요구와 관련된 문제는, 다수의 무선 액세스 기술과 통신할 수 있기 위하여 이동 디바이스가 상이한 캐리어 주파수들 및 상이한 변조 시스템들을 각자 가질 수 있는 다수의 캐리어 신호 타입과 통신할 수 있는 회로를 가져야 한다는 것이다. 이러한 문제에 대해 제안된 하나의 해결책은 이동 디바이스가 중복 통신 회로를 갖추도록 하는 것이다. 다중 모드 디바이스는 다수의 클럭 시스템, 시스템 클럭들을 위한 다수의 주파수 보정 디바이스, 다수의 변조기 및 복조기, 및 변조기들 및 복조기들을 위한 다수의 주파수 보정 디바이스를 이용할 수 있다. 이러한 시스템은 실제로 동작하지만, 각각의 디바이스에 중복 컴포넌트들이 추가되어야 하므로 제조 비용이 많이 든다. 또한, 컴포넌트들의 중복은 디바이스의 전체 크기를 증가시킨다. 또한, 더 많은 컴포넌트 수는 임의의 한 부분이 오동작하는 기회를 더 많이 제공하므로, 이러한 디바이스들의 고장들 사이의 평균 시간이 감소한다.

따라서, 중복 통신 회로들을 필요로 하지 않으면서 다수의 무선 액세스 기술과 통신할 수 있는 개량된 장치 및 방법이 필요하다.

도 1은 상이한 무선 액세스 기술들이 관련된 네트워크들과 통신하는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 디바이스를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 디바이스의 개략 블록도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 다수의 무선 액세스 기술과 통신하도록 구성되는 단일 시스템 클럭을 갖는 다중 모드 장치의 일 실시예를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털화된 주파수 보정 시스템의 일 실시예를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 다수의 무선 액세스 기술과 통신하도록 구성되는 단일 시스템 클럭을 갖는 다중 모드 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 단일 시스템 클럭을 이용하여 이종 무선 액세스 기술을 모니터링하기 위한 한 방법을 나타내는 도면.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 단일 시스템 클럭을 이용하여 다수의 무 선 액세스 기술에 액세스하기 위한 한 방법을 나타내는 도면.

기술자들은 도면들 내의 요소들이 간명화를 위해 도시되어 있으며 반드시 축척으로 그려진 것은 아니라는 것을 알 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들의 이해를 증진시키기 위해 도면들 내의 일부 요소들의 치수는 다른 요소들에 비해 확대될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 실시예들은 다수의 무선 액세스 기술을 모니터링하거나, 액세스하거나, 그들과 통신하는 것과 관련된 방법 단계들 및 장치 컴포넌트들의 조합들에 주로 존재한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 장치 컴포넌트들 및 방법 단계들은 적절한 경우에, 본 명세서의 설명의 이익을 갖는 이 분야의 통상의 기술자들에게 자명한 상세들로 본 개시를 불명확하게 하지 않기 위해, 본 발명의 실시예들의 이해와 관련된 특정 상세들만을 도시하는 도면들 내의 전통적인 심벌들에 의해 표현되었다.

여기에 설명되는 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 종래의 프로세서, 및 하나 이상의 프로세서가 소정의 비 프로세서 회로들과 연계하여 여기에 설명되는 바와 같은 이종 무선 액세스 기술들을 모니터링하거나, 액세스하거나, 그들과 통신하는 기능들의 일부, 대부분 또는 전부를 구현하도록 제어하는 고유한 저장된 프로그램 명령어들을 포함할 수 있다는 것을 알 것이다. 비 프로세서 회로들은 무선 수신기, 무선 송신기, 신호 드라이버, 클럭 회로, 전원 회로 및 사용자 입력 디바이스를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 따라서, 기능들은 이종 무선 액세스 기술 통신을 수행하기 위한 방법의 단계들로서 해석될 수 있다. 대안으로, 기능들의 일부 또는 전부는 저장된 프로그램 명령어를 갖지 않는 상태 머신에 의해, 또는 각각의 기능 또는 소정의 기능들의 일부 조합들이 커스텀 로직으로서 구현되는 하나 이상의 주문형 집적 회로에서 구현될 수 있다. 물론, 두 접근 방식의 조합이 이용될 수도 있다. 이런 식으로, 이러한 기능들을 위한 방법들 및 수단들은 본 명세서에 설명되어 있다. 또한, 통상의 기술자는, 예를 들어 이용 가능한 시간, 현재의 기술 및 경제적인 고려에 의해 유발되는 아마도 상당한 노력 및 많은 설계 선택들에도 불구하고, 여기에 개시되는 개념들 및 원리들에 의해 인도될 때, 그러한 소프트웨어 명령어들 및 프로그램들 및 회로들을 최소의 실험으로 쉽게 만들 수 있을 것으로 예상된다.

이제, 본 발명의 실시예들이 상세히 설명된다. 도면들을 참조하면, 동일 번호들은 도면 전반에서 동일 부분들을 지시한다. 본 명세서의 설명에서 사용될 때, 그리고 청구범위 전반에서, 문맥이 명확히 달리 지시하지 않는 한, 다음의 용어들은 본 명세서에서 명확히 연관된 의미들을 갖는데, 즉 "a", "an" 및 "the"의 의미는 복수의 참조를 포함하고, "in"의 의미는 "in" 및 "on"을 포함한다. 제1 및 제2, 상부 및 하부 등과 같은 관계 용어들은 엔티티들 또는 액션들 간의 임의의 실제적인 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 의미하지는 않고, 단지 하나의 엔티티 또는 액션과 다른 엔티티 또는 액션을 구별하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 대괄호 안에 표시되는 참조 지정자들은 설명 중인 도면과 다른 도면에 도시된 컴포넌트들을 지시한다. 예컨대, 도면 A를 설명하면서 디바이스[10]에 대해 설명하는 것은 도면 A와 다른 도면에 도시된 요소 10을 지칭할 것이다.

소정의 이동 상황들 동안, 예컨대 제1 통신 시스템의 서비스를 벗어나 제2 시스템의 서비스에 들어갈 때, 두 시스템 사이에서 전화 호출들 또는 데이터 전송의 제어된 전이가 발생할 수 있도록 하기 위해, 이동 디바이스는 본 명세서에서 "인접 셀들"로 지칭되는 새로운 시스템에 속하는 셀들, 타워들 또는 기지국들의 신호들을 모니터링하는 것이 필요하다. 여기서는 여분의 중복 회로들을 이용할 필요없이 제1 시스템과 통신하면서 제2 시스템을 모니터링하기 위한 방법 및 장치가 설명되고 예시된다.

방법 및 장치는 여기서 "서빙 셀"로서 지칭되는 서빙 셀, 타워 또는 기지국에 대해서만 주파수 동기화되는 단일 시스템 클럭을 사용한다. 본 명세서에서 사용될 때 "시스템 클럭"은 네트워크에 대해 시간 축(time-base) 동기화되는 단일 주파수 기준 신호를 지칭한다. 이어서, 분율 N 위상 동기 루프와 같은 주파수 합성기가 필요에 따라 서빙 셀 또는 인접 셀과 주파수 동기화된다. 예컨대, 디바이스가 서빙 셀과 통신할 때, 주파수 합성기는 서빙 셀과 동기화된다. 인접 셀을 모니터링할 때, 주파수 합성기는 시스템 클럭 동기화를 변경하지 않고 인접 셀에 동기화되고 주파수 보정된다.

본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 인접 셀 모니터링은 현재의 통신이 방해되지 않을 기간들 동안 발생할 수 있다. 이러한 모니터링은 일부 무선 액세스 기술 통신 방식들에 존재하는 압축 모드 갭들 및 유휴 프레임들과 같은 소정의 유휴 기간들 동안에 발생할 수 있다. 예컨대, WCDMA 환경에서, 모니터링은 WCDMA 압축 모드 갭 동안 수행될 수 있다. GSM 환경에서, 모니터링은 GSM 유휴 프레임 또는 유휴 슬롯 동안 수행될 수 있다. 주파수 동기화 갱신들은 합성기 동기화(locking) 및 시간 축 드리프트의 영향을 최소화하기 위해 수신기 구성 또는 워밍업 동안 유휴 기간들의 개시 시에 발생할 수 있다.

시스템 클럭의 주파수 보정 능력과 무선 주파수 합성기의 주파수 보정 능력을 분리함으로써, 무선 주파수 합성기가 인접 셀과 동기화되어 인접 셀을 모니터링하는 데 사용될 때 시스템 클럭은 서빙 셀과의 동기화를 유지할 수 있다. 이러한 시스템 클럭은 인접 셀들을 모니터링하는 동안 변경되지 않고 유지되므로, 무선 주파수 합성기가 인접 셀을 모니터링하도록 보정될 때 시스템 클럭에 의해 어떠한 타이밍 에러도 발생하지 않는다. 따라서, 서빙 셀 시간 축 내에 유발되는 에러들을 보정하기 위하여 정교하거나 중복적인 하드웨어 또는 소프트웨어를 사용할 필요가 없게 된다. 임의의 무선 액세스 기술에 대한 시간 축은 시스템 클럭의 주파수의 역에 비례하여 변하므로, 시스템 클럭의 임의의 에러는 시간 축의 드리프트를 유발할 수 있다. 따라서, 통신 디바이스는 착신 패킷에 대해 수신 윈도우를 너무 일찍 또는 너무 늦게 열 수 있다. 시스템 클럭 및 무선 주파수 합성기의 주파수 보정의 분리는 이러한 시간 축 에러들이 발생하지 않는 것을 보장한다.

본 발명의 실시예들의 설명 및 예시를 돕기 위해, 2개의 무선 액세스 기술, 즉 GSM 및 WCDMA가 예로서 이용될 것이다. 그러나, DigRF 인터페이스 표준과 같은 다른 통신 시스템들 및 표준들이 본 발명과 관련하여 이용될 수 있다는 것은 본 개시의 이익을 갖는 이 분야의 통상의 기술자들에게 명확할 것이다. 또한, 본 명세서에서는 이동 전화들이 예시적인 전자 통신 디바이스들로서 사용되지만, 본 발명의 실시예들은 음성 및 데이터를 전송하기 위해 셀룰러 시스템들과 통신하도록 구성되는 다른 양방향 통신 디바이스들에도 동일하게 적용될 수 있다.

여기에 설명되는 바와 같이, 다중 모드 통신 디바이스는 다수의 무선 액세스 기술 네트워크들과의 주파수 동기화가 가능하다. 신뢰성 있는 통신 능력을 제공하기 위해, 다중 모드 디바이스는 인접 셀들을 모니터링할 때 다양한 주파수 에러 및 도플러 시프트에 대한 주파수 보정이 가능하다. 본 발명의 실시예들은 하나의 무선 액세스 기술과 주파수 동기화되는 디바이스가 다른 무선 액세스 기술 네트워크를 모니터링하기 위해 동일한 주파수 동기화 정보를 이용할 수 있다는 사실을 이용한다. 결과적으로, 주파수 합성기가 인접 셀을 모니터링하는 데 사용되는 동안, 시스템 클럭은 서빙 셀과의 동기화를 유지할 수 있다.

GSM 및 WCDMA 네트워크들을 예로서 사용할 때, 양 무선 액세스 기술은 +/-0.05ppm의 절대 주파수 정확도 요건을 갖는다. 이러한 무선 액세스 기술들과 통신하도록 구성되는 디바이스들은 디바이스가 통신하고 있는 네트워크로부터 수신되는 신호에 대해 0.1ppm의 정확도를 유지할 수 있어야 한다. 이동 전화의 경우, 이동 전화가 GSM 네트워크와의 호에 관여하고 있고, WCDMA 셀을 모니터링하는 것이 필요할 때, 이 디바이스는 GSM 셀로부터의 주파수 보정 정보를 이용하여 WCDMA 셀을 모니터링할 수 있다. 합성기에 적용되거나 후술하는 디지털 신호 처리 알고리즘에서 나중에 적용될 수 있는 이러한 주파수 보정 정보는 예컨대 인접 셀과 연관된 주파수 에러를 보정하는 데 사용될 수 있다.

이제, 도 1을 참조하면, 제1 무선 액세스 기술 네트워크(101)와 통신하고 있는 통신 디바이스(100)의 일 실시예가 도시되어 있다. 제1 무선 액세스 기술 네트워크(101)는 복수의 액세스 노드, 예컨대 제1 무선 액세스 기술에 따라 구성되는 액세스 노드들(107, 108)을 포함한다. 복수의 액세스 노드(107, 108) 중 임의의 노드가 통신 디바이스(100)에 대한 서빙 셀(102)로서 기여할 수 있다.

예를 들어, 도 1에서, 통신 디바이스(100)는 서빙 셀(102)과의 호(105)에 관여하고 있다. 우선, 통신 디바이스(100)가 제1 무선 액세스 기술 네트워크(101)로부터 벗어나고 있는 것으로 가정하면, 통신 디바이스(100)는 제2 무선 액세스 기술 네트워크(103) 내의 인접 셀(104)을 모니터링(106)하여, 서빙 셀(102)에서 인접 셀(104)로의 질서 있는 호(105)의 핸드오프를 행해야 한다. 제2 무선 액세스 네트워크(103)는 제2의 복수의 액세스 노드, 예컨대 제2 무선 액세스 기술에 따라 구성되는 액세스 노드들(109, 110)을 포함한다. 도 1의 실시예에서, 제1 무선 액세스 기술 네트워크(101)는 예를 들어 GSM 네트워크인 반면, 제2 무선 액세스 기술 네트워크(103)는 WCDMA 네트워크일 수 있으며, 그 반대도 가능하다.

이제, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 통신 디바이스(100)의 일 실시예의 개략 블록도가 도시되어 있다. 통신 디바이스(100)는 단일 시스템 클럭 신호로부터 도출되는 단일 시스템 클럭(203)을 이용하도록 구성되는 개별 WCDMA 및 GSM 계층(네트워크) 타이머들 및 시스템 제어를 포함하는 코어 회로(201)를 포함한다. 예를 들어 19 내지 40 MHz 사이일 수 있는 단일 시스템 클럭(203)은 통신 회로(204)에 의해 생성된다. 일 실시예에서, 통신 회로(204)는 제1 동기화 디바이스(205) 및 제2 동기화 디바이스(206)를 포함한다. 제1 동기화 디바이스(205)는 단일 시스템 클럭(203)과 서빙 셀[102]로부터 수신된 캐리어 신호를 주파수 동기화하도록 구성된다. 제2 동기화 디바이스(206)는 서빙 셀[102] 또는 인접 셀[104]로부터 수신될 수 있는 캐리어 신호의 변조 또는 복조를 주파수 동기화하도록 구성된다.

제1 동기화 디바이스(205) 및 제2 동기화 디바이스(206)에 대해 개별 주파수 보정 모듈들(207, 208)이 제공된다. 주파수 보정 모듈들(207, 208)의 구현은 후술하는 바와 같이 변할 수 있으므로, 일반적으로 블록들로서 도시되어 있다. 주파수 보정 모듈(207)은 제1 동기화 디바이스(205)에 보정을 적용하는 데 사용되는 반면, 주파수 보정 모듈(208)은 제2 동기화 디바이스(206)에 보정을 적용하는 데 사용된다. 주파수 보정 모듈들(207, 208)을 분리함으로써, 서빙 셀[102] 및 인접 셀[104]이 상이한 무선 액세스 기술들을 나타내는 경우에도, 제1 동기화 디바이스(205)가 서빙 셀[102]과의 동기화를 유지할 수 있는 동안, 제2 동기화 디바이스(206)가 서빙 셀[102] 또는 인접 셀[104]과 동기화되도록 구성될 수 있다. 제1 동기화 디바이스(205)가 제1 무선 액세스 기술을 갖는 서빙 셀[102]과 연관된 캐리어 신호와 시스템 클럭(203)을 동기화하도록 구성되고, 제2 동기화 디바이스(206)가 제2 무선 액세스 기술의 캐리어 신호와 통신 회로(204)를 동기화하도록 구성될 때, 주파수 보정 모듈(208)은 제2 동기화 디바이스(206)를 주파수 보정하는 반면, 제1 동기화 디바이스(205)를 변경되지 않게 할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 동기화 디바이스(205) 및 제2 동기화 디바이스(206)는 각각 분율 N 디지털 위상 동기 루프를 포함한다. 분율 N 위상 동기 루프 주파수 합성은 주파수 가변 전압 제어식 발진기로부터 많은 관련 신호들 중 하나를 생성하기 위한 공지 기술이다.

종래의 단일 루프 위상 동기 루프에서는, 전압 제어식 발진기로부터의 출력 신호가 프로그래머블 주파수 분할기에 결합된다. 프로그래머블 주파수 분할기는 선택된 정수에 의해 주파수를 분할하여, 주파수 분할된 신호를 위상 검출기에 제공한다. 위상 검출기는 시간 및 환경적 변화들에 대한 주파수의 안정성을 위해 종종 선택되는 다른 고정식 주파수 발진기로부터의 기준 신호와 주파수 분할된 신호를 비교한다. 주파수 분할된 신호와 기준 신호 간의 임의의 위상 차가 위상 검출기로부터 출력되고, 루프 필터를 통해 결합되며, 주파수 분할된 신호와 기준 신호 간의 위상 에러가 최소화되도록 전압 제어식 발진기로부터의 출력 신호가 주파수 변경되게 하는 방식으로 전압 제어식 발진기에 인가된다. 프로그래머블 분할기는 정수들에 의해서만 분할하므로, 출력 주파수 단차는 기준 신호 주파수와 동일하도록 제한된다.

"Digital frequency synthesizer having AFC and modulation applied to frequency divider"라는 제목으로 1992년 5월 5일자로 허여된 Hietala 등의 미국 특허 제5,111,162호에 설명된 바와 같이, 분율 N 주파수 합성기는 단일 루프 위상 동기 루프와 연관된 한계들을 극복하는 데 사용될 수 있다. 분율 N 주파수 합성기는 비 정수들로 효과적으로 분할할 수 있는 주파수 분할기들을 포함한다. 출력 주파수 단차 크기들은 기준 신호 주파수의 분수들이며, 높은 기준 주파수 및 넓은 루프 대역폭을 유지하면서 얻어진다. 분율 N 주파수 합성기들에 대한 추가적인 설명은 "Frequency synthesizer with spur compensation"이라는 제목으로 1989년 3월 28일자로 허여된 Martin의 미국 특허 제4,816,774호에서 찾을 수 있다.

프로그래머블 주파수 분할기의 제수(divisor)의 제어는 일반적으로 프로그래머블 주파수 분할기에 적용되는 다중 비트 이진수를 통해 유지된다. 분율 N 합성기에 대한 이진수는 디지털 네트워크에서 생성되고, 프로그래머블 주파수 분할기에 결합된다. 분할기 제어들에 대한 설명은 "Fractional N/M synthesis"라는 제목으로 1991년 10월 8일자로 허여된 Black 등의 미국 특허 제5,055,800호; "Latched accumulator fractional N synthesis with residual error reduction"이라는 제목으로 1992년 3월 3일자로 허여된 Hietala 등의 미국 특허 제5,093,632호; 및 "Multiple latched accumulator fractional N synthesis"라는 제목으로 1991년 12월 3일자로 허여된 Hietala 등의 미국 특허 제5,070,310호에서 찾을 수 있다.

일 실시예에서, 제1 동기화 디바이스(205) 및 제2 동기화 디바이스(206) 양자는 단일 집적 회로 내에 통합될 수 있다. 그러한 단일 회로는 제1 동기화 디바이스(205)와 제2 동기화 디바이스(206) 간의 접속들이 짧고 단일 집적 회로 내에 제공되므로 제조의 편의 및 그 둘 간의 향상된 협력을 제공한다.

이제, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 디바이스의 더 상세한 개략도가 도시되어 있다. 도 3의 도시는 통신 회로(204) 내의 제1 동기화 디바이스(205) 또는 제2 동기화 디바이스(206)에서 주파수 보정이 어떻게 수행될 수 있는지를 더 상세히 보여준다. 일반적으로, 주파수 보정은 더 높은 안정성 표준에 기초하여 기준 발진기의 주파수에 대한 미세한 보정을 자동으로 유발함으로써 달성된다. 예컨대, 외부 표준으로부터의 자동 주파수 보정을 위한 하나의 종래 기술의 해결책이 "Frequency control apparatus and method for a digital radio receiver"라는 제목으로 1989년 12월 12일자로 허여된 Borth 등의 미국 특허 제4,887,050호에 설명되어 있는데, 여기서는 수신된 신호와 디지털 수신기 로컬 발진기 사이의 주파수 오프셋이 실질적으로 하나의 단계에서 보정된다. 본 발명의 실시예들에서, 주파수 보정은 다수의 방법으로 달성될 수 있다. 이제, 이러한 방법들 각각이 상세히 설명된다.

도 3의 도시된 실시예에서, 제2 동기화 디바이스(206)는 제어 노드(301)를 포함하는 분율 N 주파수 합성기를 포함한다. 주파수 보정 모듈(208)이 제2 동기화 디바이스의 제어 노드(310)에 결합되며, 필요에 따라 제2 동기화 디바이스에 대해 미세한 보정을 행할 수 있다.

일 실시예에서, 주파수 보정 모듈(208)은 서빙 셀[102] 또는 인접 셀[104]일 수 있는 관련 셀에 따라 제2 동기화 디바이스(206)를 보정한다. 예컨대 인접 셀[104]을 모니터링할 때, 수신된 변조 신호와 디지털 수신기 로컬 발진기 사이의 주파수 오프셋은 이전의 인접 셀 주파수 에러 측정들에 기초하여 주파수 보정 값들을 갱신함으로써 보정된다.

다른 실시예에서, 주파수 보정 모듈(208)은 인접 셀[104]로부터 수신되는 신호를 디지털화하도록 구성되는 디지털 신호 처리 회로를 포함한다. 이어서, 디지털화된 수신 신호는 복조된다. 반복 프로세스에서 주파수 보정 값이 디지털화된 수신 신호에 적용되어, 제2 동기화 디바이스(206)가 주파수 보정된다.

도 4를 간단히 참조하면, 디지털화된 수신 신호(401)에 대해 에러 보정을 수행하기 위해 디지털 신호 처리 회로에서 사용하기에 적합한 피드백 루프(400)가 도시되어 있다. 디지털화된 수신 신호(401)는 디지털 신호 프로세서, 프로그래머블 로직 또는 기타 하드웨어와 같은 처리 모듈(402)로 전송된다. 이어서, 디지털화된 수신 신호(401)는 복조기(403)에서 복조된다.

또한, 주파수 에러 추정 팩터(404)가 계산되어, 메모리에 저장된다(405). 일 실시예에서, 주파수 에러 추정 팩터(404)는 디지털화된 수신 신호의 적어도 일부를 공지된 기준과 비교함으로써 계산된다. 예를 들어, GSM 네트워크들에서, 기준 신호들은 서빙 셀에서 디바이스로 주기적으로 전송된다. 이러한 기준 패킷들의 값들은 공지되므로, 이러한 패킷들의 수신된 표현들은 에러 추정치를 결정하기 위해 공지된 기준과 비교될 수 있다.

이러한 주파수 에러 추정 팩터(404)로부터, 대응하는 주파수 보정 값이 탐색 테이블(406)에서 발견될 수 있다. 이어서, 주파수 보정 값(407)은 주파수 보정을 수행하기 위해 수신된 신호 내에 변조된다. 탐색 테이블(406) 내의 값들은 반복적으로 개정될 수 있으며, 따라서 루프(400)는 시간이 지남에 따라 더 정확해질 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 제1 동기화 디바이스(205)는 제2 동기화 디바이스(206)와 별개로 주파수 보정된다. 제2 동기화 디바이스(206)의 주파수 보정에서와 같이, 제1 동기화 디바이스(205)의 주파수 보정은 다양한 방법으로 달성될 수 있다.

도 3의 실시예는 제1 동기화 디바이스(205)를 주파수 보정하는 제1 방법을 나타내는데, 제1 동기화 디바이스(205)는 분율 N 주파수 합성기를 포함한다. 제2 동기화 디바이스(206)에서와 같이, 이 실시예에서, 주파수 보정은 주파수 보정 모듈(207)을 제1 동기화 디바이스(205)의 제어 노드(302)에 결합함으로써 달성된다. 이어서, 주파수 보정 모듈(207)은 보정 팩터를 분율 N 합성기의 피드백 루프에 적용하여, 전통적인 방식으로 주파수를 보정한다. 이러한 주파수 보정은 제1 동기화 디바이스(205)에 적용되며, 따라서 제1 동기화 디바이스는 서빙 셀의 캐리어 주파수와 동기화된다.

이제, 도 5를 참조하면, 제1 동기화 디바이스(205)를 주파수 보정하기 위한 대안적인 방법이 도시되어 있다. 도 3의 실시예는 제1 동기화 디바이스(205)를 분율 N 주파수 합성기로서 도시하였지만, 도 5의 실시예는 전압 제어식 크리스탈 발진기를 제1 동기화 디바이스로서 사용한다. 도 5의 실시예에서는, 보정 값을 위상 동기 루프 피드백 분할기에 적용하는 것이 아니라, 시스템 클럭이 "발진기 워핑(warping)"으로 알려진 기술에 의해 보정된다.

도 5의 실시예에서, 제1 동기화 디바이스(205)는 전압 제어식 온도 보상 크리스탈 발진기(VCTCX0)(503)로서 도시되어 있다. 전압 제어식 온도 보상 크리스탈 발진기(503)는 주파수 범위가 ppm(parts per million) 단위로 지정될 수 있게 하는 정확한 발진기이다. 전압 제어식 온도 보상 크리스탈 발진기(503)는 전압에 기초하므로, 기준 전압(504)을 약간 조정함으로써 미소 보정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 미세한 해상도를 위해, 디지털 주파수 보정 디바이스(501)가 디지털/아날로그 변환기(502)에 결합되는 고해상도 값을 생성할 수 있다. 이어서, 디지털/아날로그 변환기(502)는 기준 전압(504)을 전압 제어식 온도 보상 크리스탈 발진기(503)로 전송한다. 디지털 주파수 보정 디바이스(501)의 출력을 조정함으로써, 대응하는 기준 전압(504)이 변경되며, 따라서 전압 제어식 온도 보상 크리스탈 발진기(503)의 주파수가 약간 변경된다.

발진기를 워핑하는 또 하나의 방법은 대안 타입의 발진기를 사용할 때 발생한다. 전압 제어식 온도 보상 발진기를 사용하는 것이 아니라, 디지털 제어식 발진기(DXO)가 사용될 수 있다. 디지털 제어식 발진기는 디지털 제어 워드를 통해 발진기에 부하를 인가함으로써 "워핑"된다. 부하 인가(loading)는 디지털 제어 워드에 따라 스위치식 커패시터 회로의 용량을 조정하여 디지털 제어식 발진기에 직접 부하를 인가함으로써 온칩(on-chip) 방식으로 달성될 수 있으며, 그에 따라 발진기의 주파수가 약간 조정된다. 이러한 실시예에서, 디지털/아날로그 변환기(502)는 필요하지 않다. 발진기를 워핑하는 이러한 방법들 중 어느 것이나 제1 동기화 디바이스(205)의 주파수를 보정하기 위한 하나의 방법으로서 이용될 수 있다.

따라서, 요컨대, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 주파수 보정은 제1 동기화 디바이스(205) 및 제2 동기화 디바이스(206)에 대해 별개로 적용된다. 따라서, 제1 동기화 디바이스(205)가 서빙 셀[102]과의 동기화를 유지하는 동안, 제2 동기화 디바이스(206)가 서빙 셀[102] 또는 인접 셀[104]인 관련 셀과 동기화될 수 있다. 또한, 주파수 보정은 발진기를 워핑하거나 분율 N 주파수 합성기의 피드백 루프에 보정 값을 적용함으로써 제1 동기화 디바이스(205)에 적용될 수 있다. 제2 동기화 디바이스(206)의 주파수 보정은 분율 N 주파수 합성기의 피드백 루프에 보정 값을 적용하거나 디지털 신호 프로세서에서 디지털 방식으로 주파수를 보정함으로써 적용될 수 있다.

이제, 도 6을 참조하면, 제1 무선 액세스 기술과 통신하면서 이종 무선 액세스 기술을 모니터링하기 위한 방법이 도시되어 있다. 이 방법은 도 1-5와 관련하여 전술한 바와 같이 서빙 셀[102]과 통신하면서 인접 셀[104]을 모니터링하기 위한 단계들을 개략적으로 설명한다. 따라서, 전술한 하드웨어 기능들을 재개하는 방법 단계들이 추가 설명 없이 간단하게 설명될 것이다.

단계 601에서, 적어도 2개의 무선 액세스 네트워크 기술과의 동기화가 가능한 단일 시스템 클럭을 갖는 통신 디바이스[100]가 제공된다. 전술한 바와 같이, 하나의 무선 액세스 기술은 GSM 네트워크일 수 있고, 다른 무선 액세스 기술은 WCDMA 네트워크일 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 일 실시예에서, 단일 시스템 클럭은 전압 제어식 온도 보상 크리스탈 발진기[503]를 포함한다.

단계 603에서, 단일 시스템 클럭은 제1 무선 액세스 기술을 이용하는 제1 네트워크[101]와 동기화된다. 일 실시예에서, 단일 시스템 클럭은 제1 네트워크[101] 내의 액세스 노드 또는 서빙 셀[102]과 연관된 캐리어 신호와 동기화된다. 이러한 동기화는 도 5의 전압 제어식 온도 보상 크리스탈 발진기(503) 또는 도 3의 분율 N 주파수 합성기와 같은 제1 동기화 디바이스[205]의 사용을 포함할 수 있다. 따라서, 단계 602에서 단일 메인 주파수 동기화 루프가 제공될 수 있다.

동기화 단계 603은 단일 메인 주파수 동기화 루프에 대한 주파수 보정의 적용을 포함한다. 따라서, 단계 603은 메인 주파수 동기화 루프에 의해 단일 시스템 클럭을 주파수 보정하는 단계 604를 포함한다. 주파수 보정은 전술한 바와 같이 발진기를 워핑하거나, 분율 N 주파수 합성기에 주파수 보정을 직접 적용함으로써 달성될 수 있다.

단계 606에서, 단일 시스템 클럭이 제1 네트워크[101]와의 동기화를 유지하는 동안, 통신 디바이스[100]는 제2 무선 액세스 기술을 이용하는 제2 네트워크[103]를 모니터링한다. 제2 네트워크[103]를 모니터링하는 단계를 완수하기 위해, 분율 N 주파수 합성기와 같은 단일 무선 주파수 동기화 루프가 단계 605에서 제공될 수 있다.

단일 시스템 클럭의 동기화에서와 같이, 제2 네트워크를 모니터링하는 단계 606은 단일 무선 주파수 동기화 루프를 주파수 보정하는 단계 607을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단일 무선 주파수 동기화 루프는, 통신 디바이스[100]가 제2 네트워크[103]를 모니터링하고 있는 동안, 제2 네트워크[103]로부터의 캐리어 신호에 따라 주파수 보정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 단일 무선 주파수 동기화 루프를 주파수 보정하는 단계 607은 도 4에서 설명된 바와 같은 디지털 신호 프로세서에서 모니터링되는 네트워크로부터 수신된 신호를 디지털화된 수신 신호로서 디지털화하고, 디지털화된 수신 신호에 주파수 보정 값을 적용함으로써 개별 도메인에서 달성될 수 있다. 대안으로, 주파수 보정은 모니터링되는 무선 액세스 기술과 연관된 캐리어 신호에 따른 보정 값을 분율 N 주파수 합성기의 피드백 루프에 적용함으로써 달성될 수 있다.

일 실시예에서, 제2 네트워크와 관련하여 단일 무선 주파수 동기화 루프를 주파수 보정하는 단계 607은, 단일 시스템 클럭이 제1 무선 액세스 기술과의 동기화를 유지하고 있는 동안에 발생한다. 따라서, 통신 디바이스[100]는, 이종 무선 액세스 기술을 이용하는 제2 네트워크[103]를 모니터링하는 동안, 제1 네트워크[101]의 서빙 셀[102]과 연관된 캐리어 신호와 동기화된 단일 시스템 클럭을 이용한다.

전술한 바와 같이, 도 6의 방법은 음성, 데이터 및 이들의 조합을 액세스 노드, 셀 또는 기지국을 이용하여 네트워크에 전송하도록 구성되는 통신 디바이스에서 사용하기에 적합하다. 그러한 하나의 디바이스는 GSM 및 WCDMA와 같은 상이한 네트워크들과 통신하도록 구성된 다중 모드 디바이스와 같은 이동 전화 내에 있다. 이제, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 단일 시스템 클럭을 이용하여 다수의 무선 액세스 기술에 액세스하기 위한 더 상세한 방법이 도시되어 있다.

단계 701에서, 단일 시스템 클럭은 서빙 셀[102] 또는 서빙 액세스 노드로부터의 캐리어 신호와 동기화된다. 이러한 서빙 셀[102]은 제1 무선 액세스 기술과 연관된다. 단일 시스템 클럭을 캐리어 신호와 동기화하는 단계는 분율 N 위상 동기 루프에 시스템 클럭 보정 팩터를 적용하거나, 전압 제어식 발진기와 연관된 제어 전압을 변경하여 발진기를 워핑하는 단계를 포함할 수 있다.

단계 702에서, 주파수 합성기가 서빙 셀[102]로부터 수신된 캐리어 신호와 동기화된다. 이 상태에서, 이동 전화는 제1 무선 액세스 기술 네트워크와의 음성 호를 수행하는 동안의 경우인 바와 같이 서빙 셀[102]과 충분히 통신한다.

단계 703에서, 인접 셀[104]이 처음 모니터링될 때, 주파수 합성기는 서빙 셀[102]과의 동기화를 위해 보정 값을 유지한다. 제2 무선 액세스 기술과 연관된 제2 액세스 노드, 즉 인접 셀[104]로부터의 캐리어 신호의 주파수 에러의 측정치가 결정되어, 후속 모니터링 동안 인접 셀[104]과의 동기화를 위해 사용된다. 인접 셀[104]의 후속 모니터링 동안, 주파수 합성기는 인접 셀[104]의 이전 모니터링 동안에 결정된 보정 값들을 이용하여 동기화된다. 이러한 동기화는 단일 시스템 클럭이 서빙 셀[102]로부터 수신된 캐리어 신호와의 동기화를 유지하는 동안에 이루어진다. 이것은 시스템 클럭 동기화와 별개로 발생한다. 달리 말하면, 주파수 합성기의 주파수 보정은 단일 시스템 클럭이 서빙 셀과의 동기화를 유지하는 동안에 발생한다.

전술한 바와 같이, 단계 703은 디지털 신호 처리를 통해 또는 직접 달성될 수 있다. 디지털 신호 처리를 이용하는 경우, 단계 703은 제2 액세스 노드로부터 수신된 복조되고 디지털화된 신호에 주파수 보정 팩터를 적용하거나 주파수 합성기에 주파수 보정 조정 값을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.

위의 명세서에서, 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었다. 그러나, 이 분야의 통상의 기술자는 아래의 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 안다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예들이 예시되고 설명되었지만, 본 발명은 그에 한정되지 않음이 명확하다. 아래의 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정, 변경, 변형, 대체 및 균등물이 발생할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 그러한 모든 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것을 의도한다.

Claims

이종 무선 액세스 기술을 모니터링하기 위한 방법으로서,

적어도 2개의 무선 액세스 네트워크 기술과의 동기화가 가능하고 단일 주파수 기준 신호를 갖는 단일 시스템 클럭을 전자 디바이스 내에 제공하고,

제1 무선 액세스 기술을 이용하는 제1 네트워크의 캐리어 신호와 상기 단일 시스템 클럭을 동기화하고, 상기 제1 무선 액세스 기술에 대한 제1 주파수 보정을 상기 시스템 클럭에 적용하고,

상기 단일 시스템 클럭이 상기 제1 네트워크와의 동기화를 유지하는 동안,

상기 시스템 클럭과 상기 제1 네트워크의 동기화를 변경시키지 않고, 상기 단일 시스템 클럭에 결합된 주파수 합성기를 상기 제2 네트워크의 캐리어 신호와 동기화시켜, 제2 무선 액세스 기술을 이용하는 제2 네트워크를 모니터링하고,

상기 제1 주파수 보정과 독립적으로, 상기 제2 무선 액세스 기술에 대한 제2 주파수 보정을 상기 단일 시스템 클럭을 변경시키지 않으면서 상기 주파수 합성기에 적용하는 것을 포함하는, 모니터링 방법.
제1항에 있어서, 상기 단일 시스템 클럭에 결합되는 단일 메인 주파수 동기화 루프를 제공하는 것을 더 포함하고, 상기 제1 네트워크와 상기 단일 시스템 클럭을 동기화하는 것은 상기 제1 무선 액세스 기술에 따라 상기 단일 메인 주파수 동기화 루프에 의해 상기 단일 시스템 클럭을 주파수 보정하는 것을 포함하는, 모니터링 방법.
제2항에 있어서, 상기 단일 시스템 클럭은 분율 N 주파수 합성기(fractional-N frequency synthesizer)를 포함하고, 상기 단일 시스템 클럭을 주파수 보정하는 것은 상기 분율 N 주파수 합성기에 주파수 보정을 적용하는 것을 포함하는, 모니터링 방법.
적어도 제1 무선 액세스 기술 및 제2 무선 액세스 기술을 이용한 통신이 가능한 통신 회로로서,

단일 시스템 클럭;

상기 단일 시스템 클럭과 캐리어 신호를 동기화하도록 구성되는 제1 동기화 디바이스;

상기 단일 시스템 클럭으로부터 동작가능하고, 상기 통신 회로와 캐리어 신호를 동기화하고, 제1 주파수 보정과 독립적으로, 제2 주파수 보정을 상기 단일 시스템 클럭을 변경시키지 않으면서 상기 통신 회로에 적용하도록 구성되는 제2 동기화 디바이스;

제1 주파수 보정을 상기 단일 시스템 클럭에 적용하도록 구성되는 제1 주파수 보정 모듈; 및

제2 주파수 보정 모듈 - 상기 제1 동기화 디바이스가 상기 단일 시스템 클럭을 상기 제1 무선 액세스 기술과 연관된 캐리어 신호와 동기화하고, 상기 제2 동기화 디바이스가 상기 통신 회로를 상기 제2 무선 액세스 기술의 캐리어 신호와 동기화할 때, 상기 주파수 보정 모듈은, 상기 제1 주파수 보정 모듈과는 독립적으로, 상기 제2 동기화 디바이스를 보정하여 상기 제1 동기화 디바이스와 단일 시스템 클럭이 변경되지 않게 유지함 -

을 포함하는, 통신 회로.
제4항에 있어서, 상기 제1 동기화 디바이스는 분율 N 주파수 합성기 또는 워핑된 발진기(warped oscillator) 중 하나를 포함하고, 상기 제2 동기화 디바이스는 분율 N 주파수 합성기를 포함하는, 통신 회로.
제5항에 있어서, 상기 주파수 보정 모듈은 상기 분율 N 주파수 합성기의 제어 노드에 결합되는, 통신 회로.
제4항에 있어서, 상기 주파수 보정 모듈은, 상기 제2 무선 액세스 기술로부터 수신되는 신호를 디지털화된 수신 신호로서 디지털화하고, 상기 디지털화된 수신 신호에 주파수 보정 값을 적용하도록 구성되는 디지털 신호 처리 회로를 포함하는, 통신 회로.
이동 전화에서, 단일 시스템 클럭으로 둘 이상의 무선 액세스 기술에 액세스하기 위한 방법으로서,

상기 단일 시스템 클럭을 제1 무선 액세스 기술과 연관된 서빙 액세스 노드(serving access node)로부터 수신되는 캐리어 신호와 동기화하고, 제1 주파수 보정을 상기 단일 시스템 클럭에 적용하고,

주파수 합성기를 상기 서빙 액세스 노드로부터 수신되는 캐리어 신호와 동기화하고,

상기 단일 시스템 클럭이 상기 서빙 액세스 노드로부터 수신되는 캐리어 신호와의 동기화를 유지하는 동안, 상기 제1 주파수 보정과는 독립적으로, 제2 무선 액세스 기술과 연관된 제2 액세스 노드로부터 수신되는 캐리어 신호에 대해 상기 단일 시스템 클럭을 변경시키지 않으면서 상기 주파수 합성기에 제2 주파수 보정을 적용하는 것

을 포함하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 주파수 보정을 적용하는 것은, 상기 제2 액세스 노드로부터 수신되는 복조되고 디지털화된 신호에 주파수 보정 팩터(frequency correction factor)를 적용하거나, 또는 상기 주파수 합성기에 주파수 보정 조정 값을 적용하는 것 중 하나를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 단일 시스템 클럭을 상기 캐리어 신호와 동기화하는 것은, 분율 N 주파수 합성기에 시스템 클럭 보정 팩터를 적용하는 것, 전압 제어식 발진기(voltage controlled oscillator)와 연관된 제어 전압을 변경하는 것, 발진기에 부하를 인가하는 것 중 하나를 포함하는, 방법.