無線電話的節電式擴展等待方式的操作方法和設備的製作方法
2023-10-08 23:42:19 2
專利名稱：無線電話的節電式擴展等待方式的操作方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及蜂窩式電話節電模式，等待模式(stand-bymodes)和用於從基地臺到移動臺的控制信道上的信號協議。本發明還涉及能斷續操作的接收機。
圖1是表示一個蜂窩式電話10的信道的簡化方塊圖。天線12被耦合到射頻(RF)單元14。該天線12既接收RF信號又發射RF信號，以完成電話連接。一個基帶信號單元(BBS)16插在RF單元14和控制處理器(MCU)18之間，後者通常作為一個微處理器為基礎的控制器(微控制器)來執行。該基帶信號單元16給RF單元14輸出一個模擬信號(TX)，其中TX用於調製一適宜的RF載波。BBS16接收模擬信號(RX)，該信號代表由天線12接收的解調信號。BBS16和MCU18之間的通信是藉助數位技術，並包括一中斷信號線(INT)，一個m位地址總線和一個n-位數據總線。使用時，BBS16和MCU18在發送和接收電話通信時執行一已選信號協議。
一種傳統的AMPS信號協議和格式描述於EIA臨時標準IS-3-B中「蜂房式系統移動陸上臺的電臺兼容性規格」(7/84)和在58卷第1期的貝爾系統技術雜誌中的「先進的行動電話服務」(1/79)一文中。AMPS信號協議還為用於EIA/TIA臨時標準IS-54-B，中「蜂房系統雙模移動基地臺的電臺兼容性標準(4/92)」中而作了規定。一個TACS信號協議類似於AMPS，主要不同在於位速率(AMPS為10Kbit/s，TACS為8Kbit/s)。
在AMPS協議中，和對於前向控制信道(FOCC或FCC)，該信號方式為從基地臺(陸上臺)到移動臺的連續位流。FOCC信號信息(數據幀)長度為463比特，並有效地包含28比特的一個信息字。數據幀實際包含標以A和B的兩個數據流。然而，任一特定電話只需要這些數據流中的一個，而在兩個數據流之間的選擇是根據電話內部所存貯的號數決定的。這28個數據位(數據字)進一步由博斯-喬赫裡-霍克文裡姆(BCH)循環碼編碼，產生40位編碼字(28位數據和12位奇偶校驗)。在該幀中這40位串被重複五次(重複R1-R5)以提供抗無線電信道失真(衰落和脈衝噪音)的冗餘度。R1-R5的重複被收集，優選3/5多數並進行BCH解碼，從而提供誤差校正和誤差檢測。BCH-解碼通常能校正一位誤差，還能指示解碼字是否為完美的(不包含位誤差)。若不使用誤差校正BCH碼有4的漢明距離(Hammingdistance)並因而能測出高達4的誤差。
其他AMPS/TACS信號協議，即，從移動臺至基地臺的反向控制信道(RECC或RCC)信號協議，電話聲道(FVC，RVC)信號協議，電話聲道信號音調(voicechannelSignallingTone)ST，和電話聲道監視聲調(SAT)與本發明無關，也不作進一步討論。
一種已知的FOCC信號接收機裝置提供了對接收信號的適當濾波，數據恢復，重複收集R1-R5，3/5多數的優選，和BCH-誤差校正。經如此處理之後，數據被加至微控制器。作為實例，該裝置可在已知的UMA1000TDPROC電路中找到，並可從飛利浦/印記(signetics)買到。
另一個示於圖2中的實例具有大致相同的功能塊，即濾波器，DPLL，曼切期特解碼器，3/5多數的優選和BCH誤差-校正。在該裝置中，一個控制寄存器(CREG)20包括用於控制電路操作的寄存器。內部時鐘信號是從塊CLOCKDIV22中的輸入時鐘產生的。輸入節點(DI)給低通濾波器(AAFIL)24提供接收到的數據信號。該數據通過比較器(DATACOMP)26連接到曼切斯特解碼器(MANDEC)28，該解碼器將曼切斯特編碼數據解碼成NRZ(不回零)格式。
信號電路是與數字式鎖相環(DPLL)30接收到的數據位同步，並與字同步(11位長WS圖形)檢測邏輯塊(RECBUF)32幀同步的。DPLL30的帶寬是為在不同操作條件下獲得最佳性能而受到控制。舉例說，例如當第一次到控制信道去，或在同步失步情況下，可將DPLL30設置成較寬的帶寬，以便快速達到位同步。在此情況下，塊RECBUF32尋找字同步圖形(通常稱為「搜索方式」)。
來自MANDEC28的串行數據是在塊VOTE34中優選出的3/5字數(重複R1-R5)，在塊BCH35中經BCH解碼，經由塊CORR38位誤差校正，並移位至接收器寄存器(RREG)40。一個最後數據字包括28位。四種狀態位被加到RREG40，以組成一個32位寄存器，再經狀態多路轉換器(SMUX)42由微控制器18以8-位字節讀出。
一個接收器計時塊(RECTIM)44從控制信道上接收到的幀抽取數據並產生數據轉移中斷(datatransferinterrupts(WFLAG))。RECTIM44還分離時間-多路復用數據流(信道A和B)。和控制信道上的忙/閒-信息(XBOI)。RECTIM44在不同的幀期間保持位和字同步並通過同步狀態(SFLAG)進到SMU×42和MCU18的狀態寄存器。一個重複標記(RFLAG)能用來指示數據字每次重複接收的結來。
根據AMPSFOCC信號格式，和圖2的信號電路接收器方塊圖，執行下列諸操作。初始化包括設置FOCC信道，選擇A或B位流，和開始「搜索方式」。當RECBUF32找到第一字同步(WS)圖時，開始接收。此後DPLL30保持位同步，而VOTE34收集所有五次重複(R1-R5)的數據字。塊RECTIM44控制接收器計時和幀控制。例如，RECTIM44就收集重複數據和不收集該數據方面控制VOTE34的定時。塊VOTE34執行已收集重複的3/5多數優選，然後塊BCH36和CORR38再分別進行BCH解碼和校正優選的數據。該結果存入塊RREG40。狀態標記WFLAG是為中斷處理器18而置位，以便指示接收到的數據被處理和準備從RREG40讀出。
由於FOCC信號協議是一個連續463位長幀，並由於該幀被連續重複，人們能清楚看到行動電話接收機必須連續接收FOCC位流。因此，接收機電路處於連續操作中因而是在連續不斷地消耗電流。
對這種電流消耗的減少是無線電話特別是手提電話的一項重要目標。當電話因缺席，而不處在對話方式時，關掉發射機，故僅使接收機在消耗電能。這種方式在本文上下文中稱為等待方式，或正常接收方式。
為減少接收機電源消耗的一種方法描述於1993年6月29日頒發給Harte的題為「可攜式蜂窩電話系統的節電裝置和方法」的美國專利5，224，152中。該方法是使接收機斷續操作，並使電源與某些部件去耦一段時間而得以節能。然而，這種方法的某些方面還不如為降低接收機功率的最佳方案。例如，接收到的字是由微處理機進行BCH解碼的，這消耗了相當可觀的能量。而且，Harte的公開並未詳細說明怎樣實施一種最佳系統方案，即去掉那些電路的電源，怎樣去掉，以及當電源再次被接通時，這些電路又怎麼能快速恢復/啟動。對RF電路也存在類似問題。
若BCH解碼的第一字的奇偶校驗位不正確的話，該方法的其他缺點更為明顯。在此情況下，下一字被接收和被BCH解碼，結果，在一種惡劣情況下，該幀中的所有五個獨立字的重複必須由微處理機接收和加以BCH解碼，從而消耗相當多電能。該方法的另一可看出的缺陷是只有在該信息是予定給另一行動電話的情況下才能節電。例如，在僅有幾條消息給其他行動電話的情況下，該節電方式只能偶而被輸入，因而並未提供實質性好處。
1992年12月29日頒發給Auchter的題為「低能操作的無線電話信息處理」的美國專利5，175，874中描述了為降低功耗的另一種方法。在此法中，接收機斷續地操作，但仍有某些方面導致其不是降低功耗的最佳方案。例如，接收至少兩個數據字。結果，要關掉接收機的最早可能瞬間是對該數據字的第二次(或更遲)重複之後。再者，該兩數據字要進行相互比較。該比較操作本身消耗功率，還在接收機能被關斷之前引起一個附加延遲。
值得注意的是對於行動電話而言，接收信號的質量和強度可根據場強，衰落，幹擾等在一個寬廣範圍內變化。然而，斷續接收法最好在最佳接收條件下採用。
例如，若接收機被關斷，則下一幀僅在下一字同步圖被檢測時才被截獲。然而，若在該字同步圖中存在一個或多個位誤差，則可能丟失下一幀，從而增大了信息錯誤率。
另一種降低功耗的技術描述於美國專利4，777，655，其中省電限於接收機的分頻部分。此外，當接收到數據流組(A或B)之一時，一予定標器(prescaler)必須在數據流組的另一期間接通，以避免PLL合成器初始不穩定操作期間的一些問題。再者，對所選數據流組(A或B)的數據是重複接收的，即，電話接收機是連續操作的，故只能將分頻器部分置於節能狀態。
所以本發明的首要目的是提供一種在克服先有技術所建議方法中的種種固有問題的同時降低無線電話功耗的方法和設備。
克服前述和其他問題並實現本發明的首要目的是通過一個可按AMPS(高級行動電話業務)，DAMPS(雙模AMPS，或數字式AMPS)或TACS(全通通信系統)蜂窩式電話系統和信號協議操作的無線電話或移動臺來達到的。信號信息數據信息和基地臺與蜂窩式電話微控制器(MCU)之間的管理相關信號兩者均通過射頻(RF)單元和一基帶信號單元來傳送。根據本發明，在移動臺接收機中，RF單元和基帶信號單元能連續操作，即從基地臺接收連續的信號信息，或任選地使用一種斷續接收方式。
在斷續接收方式期間，為最大限度地降低功耗，有選擇地關斷某些接收機電路(例如，RF，基帶和控制器)或將它們置於等待方式(stand-bymode)。
根據本發明，斷續接收是指操作的擴展備用(XSTBY)方式。在此擴展的等待方式下，功耗的降低顯著優於傳統等待方式(後者僅僅關斷髮射機)。
因此，本發明的進一步目的在於克服前述諸問題並為提供一種在本文稱為擴展等待(XSTBY)方式下的節能方法和設備。該擴展等待方式是在蜂窩式電話處於前向控制信道(FOCC)上時採用。
對各次重複的BCH解碼結果進行測試(奇偶校驗)發生在接收和BCH-解碼重複時並不消耗過多功率，甚至在解碼結果不是正的情況下。該擴展等待方式不僅可用於專用其他電話的信息，而是可用於所有信息類型。
本發明的另一目的是提供一種在信號電路和控制器之間最佳連接的方法，以使信號信息能以信號電路邏輯方式的3/5多數優選重複和BCH-解碼，或單信息重複(更確切地說為第一次重複)可為信號電路或控制器中的BCH-解碼。
本發明的又一目的是提供一種以最小功耗擴展等待方式下實施斷續操作接收機RF電路的控制的最佳方法。
本發明的再一個目的是提供一種確定何時能用擴展等待方式的方法。一個當前的最佳實施例運用正常接收方式與該擴展等待接收方式兩種情況下的信息誤差率(MER)。為此目的還能監視接收信號強度指示器(RSSI)值的變化。
更具體地說，本發明提供一種用於降低無線電話功耗的方法及實現該方法的設備。該方法包括以下步驟(a)用無線電話接收機從一控制信道上發送的一幀中接收至少一個字同步圖形;(b)接收該幀內緊跟字同步圖形的一個控制信息的第一重發;和(c)測定第一重發是否被正確接收。若第一重發被正確接收，則該方法還包括(d)確定是否滿足至少一個接收相關標準。若判定滿足接收-相關標準，則該方法進一步包括(e)在剩餘幀期間的一個予定時間周期中，從該無線電話接收機的一個或更多部分有選擇地除去工作電源。
至少一個接收-相關標準為指示出自最近接收的幾幀總數的若干正確接收幀的信息誤差率(MER)。該接收-相關標準還可包括在予定時間間隔期間檢測到的最小接收信號強度指示(RSSI)值與最大RSSI值之間的差值。在後一種情況下，判定至少一個接收-相關標準要滿足是否MER低於一個予定第一閾值，和是否RSSI差值低於一個予定第二閾值。
接收字同步圖形的該步驟最好包括接收字同步圖形之前的虛線序列的初始步驟。接收至少一個字同步圖形的步驟還包括產生一中斷信號的步驟以使無線電話的數據處理器控制單元從低功率(等待)狀態轉換到操作狀態。該中斷信號可只當虛線序列和字同步圖形兩者的接收發生時產生。這種操作方式避免了一旦控制信息包括一嵌入的(embedded)字同步圖形時可能遇到的問題。
在本發明的當前最佳實施例中，接收字同步圖形和接收第一重發的步驟是用數據處理器控制單元的外部電路完成的。
更具體地說，確定該第一重發是否為正確接收的步驟包括以下步驟對該接收到的第一重發進行BCH解碼並產生至少一個狀態信號;產生一中斷信號，以使數據處理器控制單元從一低功率狀態轉換至操作狀態;和將至少一個狀態信號讀入數據處理器控制單元，至少一個狀態信號指示控制信息是否為帶至少一位誤差而被接收還是不帶任何位誤差而被接收。
為執行判定第一次重複是否通過以下步驟正確地被接收的步驟也在本發明範圍內產生一個中斷信號，以使數據處理器控制單元從低功率狀態轉換到操作狀態;將已接收的第一次重複讀入數據處理器控制單元;和用數據處理器控制單元對第一重複進行BCH-解碼，以確定被接收的控制信息是否帶至少一位誤差，或是不帶位誤差。
在結合附圖閱讀後面對本發明的詳細說明後會對本發明的上述和其他特點有更清楚的了解，附圖中圖1是一種傳統的蜂窩式無線電話的簡化方塊圖;
圖2是一種傳統的AMPS/TACS信號電路的方塊圖;
圖3是根據本發明構成和能用操作的擴展等待方式操作的信號電路的方塊圖;
圖4a和4b表示FOCC幀定時的一個實例，其中圖4a表示傳統的連續接收狀態，而圖4b表示按本發明的擴展等待接收狀態;
圖5表示位同步和字同步檢測的一個實例，及圖6是適於產生一個位和字同步檢測信號(DET)的電路邏輯圖。
本文運用的下列術語具有如下含義。
無線電話的等待狀態(STBY)是指一種傳統的等待狀態，即該無線電話等待接收電話呼叫。在這段時期，電話接收機連續地從指定的基地臺連續地接收前向控制信道(FOCC)信號流。
根據本發明無線電話的擴展等待狀態(XSTBY)意指無線電話的接收機在等待狀態期間斷續地工作以使FOCC信號的接收在FOCC幀期間被中斷。通常這導致在FOCC幀中只有第一數據重複被接收，而其餘重複(2-5)不被接收。
有關蜂窩式網絡性能和FOCC信息的信息，例如可在上面引證的EIA/TIA刊物IS-54-B，具體的3，7章，信號格式中查到。該章說明了一般幀結構，而3.7.1.X諸節詳細說明了從一陸地臺發射至移動臺的不同信息。
在本發明的最佳實施例中，將最消耗大量功率的電路置於最大可能倍數的節能方式下。這些電路包括RF電路14和控制器(MCU)18。若用於接收信號信息的一些功能是利用數字邏輯，例如在ASIC(專用集成電路)範圍內實施的，則這些電路通常將比MCU18消耗的功率更小得多。
因此，提供分配MCU18和ASIC-電路之間功能性的方法是有利的，以使MCU18能維持在儘可能多地節電方式。
圖3是一個基帶信號部件16′的當前最佳實施例的方塊圖。與圖2的基帶信號部件16中功能完全相同的元部件被標以相應標號。功能不同的元部件用還(′)標號或用圖2中沒有的數字指示。應該認識到圖3中所示可觀數量的數字電路塊可在一個或多個ASIC範圍內實施。
就通常接收方式而言，正如先前已述，接收到的數據流是經曼切斯特解碼的(MANDEC)，對該字的所有五次重複是3/5多數優選的(VOTE)，然後優選結果(優選字)經BCH-解碼(BCH)，和經可能的一位誤差校正(CORR)，最終字可用於讀入寄存器(RREG)。
圖4a是這一操作的定時圖，表示在接收到該字的第五重複之後已準備好該優選結果，而且該優選字在第二幀的第一次重複期間即下一幀期間，該優選字被BCH-解碼和誤差校正。經BCH-解碼的數據和第一幀數據的相應狀態位(DEC1，DEC2)可通過待由MCU18讀出的第二幀的第一重複的結束而得到。狀態位DEC1和DEC2表示BCH解碼數據是否無錯誤(無位誤差)，或一位誤差是否由BCH-解碼校正，或該數據是否仍然有錯誤(多於一位誤差)。DEC1和DEC2狀態位被解釋如下。
DEC2DEC1指示
00許多錯誤,數據是錯誤的01一位誤差(經校正)10無位誤差更具體地說，圖4a中指示的定時如下1.在期望的WS圖位置，同步狀態被更新;
1.5信號電路接收A1…A5，和3/5多數優選;
2.信號電路BCH-解碼(和誤差校正)3/5優選數據;
3.WFLAG中斷發生;和4.MCU18讀出數據(3/5優選的，BCH-解碼的)和解碼該狀態位DEC1和DEC2。
在圖4a和4b中，使用了下列術語。
BS＝位同步圖(虛線)WS＝字同步圖A1…A5＝位流A，重複R1…R5(信道A)B1…B5＝位流B，重複R1…R5(信道B)在圖4a中，定時和中斷信息指的是FOCC信道A。B信道是類似的，只是WFLAG中斷發生在剛好B1之後，而不是A1之後。
現參考圖4b，該圖用以顯示本發明的XSTBY狀態的定時圖。在圖4b中，定時過程如下1.檢測WS圖;
2.信號電路接收和BCH-解碼第一重複(A1);
3.產生WFLAG中斷;
4.MCU18閱讀A1數據和BCH-解碼狀態和檢查MER若BCH-解碼狀態和MER是可接收的，則MCU18關斷接收機電源，置位定時器52，使信號電路進入節電狀態，並將其本身置於節電方式(MCU18也可重置和再啟動一個備用定時器);
5.定時器52在此周期期間正運行;
6.定時器期滿和接收機被接通(必要時裝入頻率合成器的值);
7.RF電路14調整;和8.信號電路DPLL30與所接收數據位同步。
9.備用定時器在下一幀期間一旦未檢測到WFLAG時終止。該備用定時器由先前的WFLAG(在4.)，或在接收機再次被接通(在6.)時被置位(啟動)。
在正常連續接收情況(STBY)下，對在先幀進行BCH-解碼是在下一幀第一次重複期間完成的。也就是說，在信令電路正接收至VOTE塊34′寄存器的第二幀的第一重複的同時，此後信令電路就象第一幀期間一樣，信令電路接收待3/5多數優選等等的依次重複(2-5)。這種描述中的第一幀可為任一第n幀，而第二幀就是第(n+1)幀。
根據本發明的一個方面，附加了另一BCH-解碼塊(BCH2)37，該解碼塊專用於只對FOCC信息字的第一重複，而不是對3/5多數優選出的字，進行BCH解碼。BCH-解碼是對由MANDEC28輸出的位流(第一重複)而在該字的第一重複期間進行和完成解碼的。
40位長的字符串的12奇偶校驗位用於對重複1(R1)進行BCH-解碼。實際上，這意味著用12個奇偶校驗位確定28個數據位是否包含位誤差。正如前面已述，BCH-碼可用來校正位誤差，還附帶地表明28個數據位是否為無錯誤的。另一方面，BCH碼可在未採用誤差校正情況下用來檢測多達四位誤差(漢明距離)。按照本發明的最佳實施例，當BCH-解碼的僅是第一重複時，(BCH2)37以檢測多達四位誤差方式而不是單位誤差校正方式操作。其解碼結果由狀態信號DEC12和DEC22表示並可通過第一重複的結束而獲得。數據字(重複1中的28個數據位)可通過數據通路39和SMU×42′;從VOTE塊34讀出而獲得。
由於漢明碼允許檢測多達四位誤差，還由於對DEC11和DEC22不運用誤差校正，故僅僅DEC22位必需考慮如下DEC22指示0至少一位誤差1無位誤差若重複1未包含位誤差，則能有條件地作為正確接收。既然不需要其他重複(2-5)，故MCU18完全除去，或也可降低加至接收機RF電路和可能還加到基帶電路的源電壓;要知道RF電路的耗電是主要的。MCU18，或一些其他相關電路，包括一個指示接收機何時必須再接通的定時器52。接收機再次接通的最佳時間是下一幀開始之前。這給RF電路提供了適當安排選擇信道的足夠時間。若也要將基帶電路置於低功耗方式，則也必須規定允許基帶電路安排的足夠時間;例如，使DPLL30能跟蹤輸入位流。最好，在字同步(WS)圖形出現之前，必須將接收機和基帶電路調整好，以便能獲得正確的幀定時。
塊RECBUF32′在下一幀開始時檢測字同步圖，再開始接收下一幀。塊BCH37在接收到第一重複時對其進行BCH-解碼，截至第一重複結束，WFLAG中斷信號加至MCU18，以讀數據和將結果(至少狀態位DEC22)解碼。若第一重複無位誤差，則接收機電路可被關斷(或以降功率方式工作)而其餘重複，正如以前一樣忽略不計。
對於重複1確包含位誤差的情況作出對該幀必須以正常方式連續接收，即收集全部五次重複，3/5優選，和BCH解碼所優選結果。
應指出，對重複1的測試不影響，或換句話說不妨礙以傳統方式接收整幀。
在對幀的3/5優選字的結果進行BCH解碼的同時可獲得第一重複的BCH解碼結果是有利的。這大大方便了從正常連續接收過渡到斷續接收(擴展的等待，XSTBY)，同時所用功耗最小，因為MCU18既能讀出優選的BCH解碼後信息(該信息源自前幀)也能讀出帶有同-WFLAG中斷的下一幀的BCH解碼後第一重複。因此，也如MEU18的功耗那樣，中斷總數是最少的。
更詳細地說，在正常連續接收期間，最少功耗是通過接收所有5次重複，這5次重複的3/5多數優選和在信號電路中對該優選結果進行BCH解碼來實現的。在此時期，MCU18能保持在等待狀態。在該幀的第五重複期間進行優選，在下一幀的第一重複期間進行BCH解碼。在下一幀的第一重複結束時，產生WFLAG中斷，以使MCU18能從等待(最小功耗方式)過濾到操作方式。然後MCU18能讀出已經處理的字和解碼結果，並採取由該信息指示的動作(若有請求MCU18的任何動作的話)。然後MCU18返回到等待以等待下一個WFLAG中斷。
根據本發明，從正常接收轉移到斷續接收是由字標記(WFLAG)中斷啟動的。當MCU18被WFLAG中斷信號觸發時，MCU18讀出前幀(它是以常規方式被接收的)3/5多數優選和BCH解碼數據，以及下一幀的第一重複的BCH解碼數據。這節省了大量電能，因為在前幀以及下一幀的第一重複期間，MCU18已被固定在等待狀態。此外，若前幀信息不要求任何動作，而且若下幀第一重複的解碼結果(DEC11，DEC22)未指示出誤差，則進入擴展等待節電方式，同時接收機被關斷。
正如已經說明過的，若下一幀的第一重複沒有位誤差，而且若信息或諸如鍵盤46之類的任何其他接口不要求特定動作，則接收機被關斷。應該注意不需要象前面引證過的至少一種其他技術中那樣去檢查該信息是否予定給另一電話的。
相比之下，明顯勝過其他技術的一個優點是MCU18在相當長時間內保持在等待狀態而且只要讀出一輸入信息即可脫離等待狀態。一般說來，接收和BCH解碼該信息的電路消耗電流小於4毫安，而MCU18通常耗電在5至20毫安範圍。無論接收是正常/連續或斷續發生，對每幀只要求一次中斷。接收到的字(MINs)的MIN是不同予存的MIN(MINs)相比較的。這節省了MCU18的執行時間和供電，以及接收機RF電路14中的電源，因為該接收機不用等待比較結果而能即時關斷。這種擴展等待操作方式的一個優點是擴展等待的可用性比(usabilityratio)顯著高於先有技術的諸方法。
例如，上面提及的一種先有技術採用僅對予定其他臺信息的節能，但正如前面已述，其節能效果甚小而且僅用在繁忙網絡中。
上面提到過的另一先有技術採用僅在接收至少兩數據重複之後的節能方式。然而，正如前面已述，這種節能並不是象由本發明所提供的那樣徹底，因為(a)在接收至少兩數據重複以前接收機是接通的;(b)在比較兩重複期間，接收機是接通的;和(c)該比較操作本身也消耗能量。
在本發明中，在確定第一重複無位誤差之後立即關斷接收機。若第一重複包含位誤差，則最好以傳統方式接收所有五個重複。實際上，第一重複通常無誤差，而且萬一有誤差，接收所有5次重複並優選多數一般也就校正了該誤差。
在本發明中，擴展等待方式僅用在傳呼信道(不用在選址信道)上，而且當無線電話(移動臺)和控制器均處於IDLE方式(尋呼信道上調整在SERV)下才使用。
本發明的另一目的，信號電路和MCU18之間的靈活接口是通過提供若干用於讀出接收信息的任選方案來實現的。正如已說過的，傳統技術讀出3/5多數優選BCH解碼數據信息和狀態位(DEC1，DEC2)。然而，根據本發明去讀出第一重複的28個數據位和顯示BCH解碼結果的狀態位(DEC11，DEC22)也是可能的。此外，這種對第一重複的讀出能由允許DEC1和DEC2狀態位讀出的相同WFLAG中斷而出現。狀態位(DEC11，DEC22)是從BCH237讀出，而數據位是經由數據通道39，SMU×42′和接口48從VOTE塊34′讀出的。
從VOTE塊34′讀出數據位是可能的，因為VOTE塊34′將待進行3/5多數優選的重複收集在多個寄存器中。通過設置多路復用器，將數據通路39從VOTE塊34經由塊SMU×42′饋至MCU接口48使第一重複的讀出成為可能。第一重複的數據位在它們因其他重複或3/5優選結果而變成重寫以前通過MCU18讀出。
這個讀出VOTE塊34′寄存器的選擇方案還提供了藉助MCU18讀出28數據位和12個奇偶校正位的整個第一重複的能力，然後對該第一重複在MCU18中進行BCH解碼。雖然這比在BCH237中對第一重複進行BCH解碼消耗更多能量，但這使其他功能易於由MCU軟體來實現，例如象誤差校正方式替代了僅為由BCH237完成的誤差檢測方式。
本發明的第三目的，以最小功耗為條件的最佳RF控制是通過對信號電路和MCU18之間的諸功能的指定來實現的。這要在下面通過描述接收機電路供電的開和關的最佳方法作更詳細的說明。
根據當前的最佳實施例，MCU18能有選擇地除去包括RF塊14的接收機的電源。這是通過由門50連同定時器電路25和來自CREG20′的一位產生的控制信號PWR_RF來實現的。PWR_RF信號通過切斷從一調壓器(未示出)來的輸出所提供的電源電壓來除去RF電路14的電源。除關斷RF電源以外，MCU18還可將基帶元部件置於節能方式下。這最易通過給信號電路中不需要的那些塊，例如塊DPLL30，MANDEC28，RECTIM44′，VOTE34′和BCH36等停止供以時鐘信號來實現。為此目的使用了來自CREG20′輸出的信號RXMDIS，連同一個也接收來自時鐘分頻器22′的時鐘輸出的門23。
雖然至信號電路的內部塊的時鐘以XSTBY方式被中止，但從時鐘分頻器(clockdivider)22′輸出的定時器52的時鐘脈衝繼續運作，因為定時器終止會使接收機再次被接通。
在將接收機置於低能耗XSTBY方式之後，MCU18即進入等待方式以節省附加功率。最好，MCU18，首先把定時器52排入程序以保證接收機電路在開始下一幀第一重複以前，被重新激勵。等待方式的進入通常由執行一專門的MCU指令來完成的。
根據本發明的一個當前最佳實施例，當定時器52期滿時，信號電路本身利用(例如)經由門50的PWR-RF信號線，將接收機RF電路14再次接通。這具備以下優點MCU18在下一WFLAG中斷出現以前無需被再起動，即意味著MCU18每幀僅需一次再起動。
在第二實施例中，MCU18由定時器52再起動，然後再接通接收機RF電路14。在起始RF電路以後，MCU18回到等待方式以等待WFLAG中斷。該實施例提供更多的操作靈活性，但比第一實施例消耗更多功率，因為每幀要起動兩次MCU18。
一般，一個頻率合成器鎖相環(PLL)具有的分頻值在RF電路14斷電時會丟失。這意味著每一幀都必須在RF電源接通以後重新裝入一次PLL的分頻值。最好，由信號電路利用由合成器寄存器電路54產生的SYNT-LOAD信號來完成對PLL分頻值的再裝入。合成器寄存電路54還貯存所需的PLL分頻值。這些值最初由MCU18在移動臺被最先安排在該傳呼信道上時提供的。
在本發明的當前最佳實施例中，合成器電路是已知的PMB2306，該產品可從西門子公司買到。
根據第二實施例，其中MCU18是每幀被起動兩次以接通RF電路電源，MCU18還可直接給RF合成器或經由信號電路間接地給RF合成器提供分頻值。
本發明範圍還包括當RF電路14被斷電時，不除去合成器PLL的電源情況。這樣做的優點是無需再裝入分頻值。由於這種合成器PLL情況引起的附加功耗可因為節省了無需合成器寄存器54的功率，或節省了MCU18去再裝入PLL分頻值所需功率而被抵消。
本發明的另一目的是通過可採用XSTBY方式時的一種檢測和判定方法來實現的。這是通過測定一個或多個予定準則的存在是好為單獨測定信息誤差率(MER)，或與對接收信號強度指示器(RSSI)信號變化方面的差別測定相結合來完成的。
在這方面應該認識到在正常和連續接收期間一旦達到正確的幀同步;可通過對被接收幀的位進行計數(每幀463位)從而檢測一幀的結束和下一幀的開始來保持幀同步的。因此，即使在字同步圖中出現一個誤差仍能保持幀同步。作為舉例，僅僅在BCH解碼狀態一旦顯示兩個連續幀的失效連同字同步狀態處於有誤差的情況下才將幀同步確定為失步。
因此，可以理解包括本發明的XSTBY方式的不連續接收增加了丟失幀的危險性。這是因為當接收機電路處於降功率時，不能實現對一幀範圍內的比特計數。因此，有必要在每幀開始點，檢測字同步圖。
對字同步圖的可靠檢測要求優良的信號強度和沒有衰落和其他幹擾現象。儘管似乎RSSI信號可能適用於此目的，但僅僅一個或幾個RSSI信號的取樣一般並不指示例如由同一信道上一種擾動射頻信號通過衰落和幹擾所引起的那類快速信號強度變化的存在。也就是說，儘管所接收的RF信號可能很強，而實際數據信號強度卻可能很微弱。
因此，使用RSSI信號，其本身並不提供何時能進入XSTBY方式的可靠指示。
在本發明的一個當前最佳實施例中，運用信息誤差率(MER)去確定何時起動和結束XSTBY操作方式。RSSI信號可與MER一道使用，但並不用作是否進入XSTBY操作方式的主要決定因素。
舉例說，作為起動XSTBY方式的一個典型條件是當無線電話處於SERV(空閒方式)並正在接收尋呼信道上的FOCC信號，以及當無線電話未被耦合到電池充電器時。若無線電話被連接到電池充電器，就不存在因操作在低功率方式下獲得的優點。無線電話是否被耦連到電池充電器可由輸入到MCU18的控制信號(充電器開/關)來指示。
當使用XSTBY方式呼叫時，如下確定MER。接收到每一幀之後，測定BCH-解碼結果同時還能測試字同步狀態。通過收集多幀這一信息可確定錯誤幀對所有接收幀之比率。這比率是MER。若MER低於予定閾值，則XSTBY方式被起動，供使用。
根據本發明的一個最佳實施例，MER是利用BCH-解碼狀態和字同步狀態兩者來確定的。在最後接收到的n幀以外，要求MER為零。n的值可不同地設定在一個範圍內，例如為5-255幀。
根據另一實施例，MER是在不連續接收(XSTBY)期間被確定的，該確定值用於指示是否能繼續XSTBY方式還是應結束該方式而返回到正常連續接收方式(正常等待)。這一確定由MCU18在每幀的第一重複結束點因WFLAG中斷而被啟動時作出。通過收集若干幀的BCH-解碼狀態，可確定MER。
要注意在以XSTBY方式操作期間，根據BCH-解碼狀態確定MER可能是不適當的，因為某些幀可能已完全丟失。正如前所述，在XSTBY方式下，檢測每一幀開始的字同步圖變得必不可少，這樣若字同步圖出現一個誤差可損失一幀。這種現象是利用定時器52(圖其他定時器)在每一被接收幀期間再次啟動MCU而檢測到的。因此，MCU18能保持幀計數而與是否檢測字同步圖無關。當接通接收機時，MCU18啟動定時器52，以在比WFLAG中斷稍後終止。若字同步圖被正確地檢測，WF-LAG中斷按時出現，則MCU清除定時器52中的信息。在此情況下不需要該定時器52了。
若字同步圖未被正確接收，未發生字同步檢測，結果下一WFLAG中斷未按時出現。參考圖4b，定時器(步驟9)最後期滿去提醒(wakeup)MCU18和指示丟失一幀(WFLAG中斷)。這樣MCU18了解若定時器出現中斷，可將該幀計為錯誤幀。因此，MER計數保持在一精確的方式下。這樣該定時器被稱為後備定時器，因為對正常操作是不需要的，而僅為指示MER計數時的丟失幀。實際上，可編程定時器52能用作兩種用途，主要為提醒MCU在一幀結束時接通接收機(圖4b的步驟6)，其次作為後備定時器以指示丟失幀(圖4b中的步驟9)。
僅舉例說，可為每一個最後n(例如14)幀確定MER，而若由於BCH解碼故障或丟失幀引起過多(例如2個以上)失效，則XSTBY方式被禁止使用。
正如上面已指出過，RSSI值可用於增大常規等待期間的MER數目，以確定是否能啟動XSTBY方式。RSSI是一個由RF電路14以眾所周知的方式提供的模擬信號。因此MCU18包括一個模擬至數字的轉換器(ADC)，以在對其進行讀出前使RSSI信號數位化。最好，在一段時期內收集RSSI值以確定RSSI值的變化量。
在本發明的一個當前最佳實施例中，在一段予定的時間周期內，確定RSSI變化的兩個極限值。若極限值之差小於限定閾值，則允許使用XSTBY方式(只要MER值也是可允許的)。
更具體地說，MCU18在每次WFLAG中斷(每46.3ms)時讀出RSSI值，並將該值與迄今得到的最小(RSSI_MIN)和最大(RSSI_MAX)值相比較。若剛讀的該值小於RSSI_MIN，則用剛讀出的RSSI值替代該RSSI_MIN值。以同樣方式，RSSI值與RSSI_MAX相比較，若更大則替代RSSI_MAX。結果，只需要去貯存兩個RSSI值(RSSI_MIN和RSSI_MAX)。最好，檢測RSSI變化的時間周期範圍為(n＊46.3ms)，其中n可具有在，例如10-255範圍內的一個值。在該周期結束時，從RSSI_MAX減去RSSI_MIN，若該差值低於一予定閾值，則可啟用XSTBY方式。在該時間周期結束時，RSSI_MIN和RSSI_MAX值被清除或在下一予期的RSSI評價時間周期內被初始化。
該RSSI變化的使用對檢測短期衰落的存在，從而防止在不適用接收周期期間使用XSTBY方式是很有用的。然而，使用RSSI變化和其本身不可檢測一個導致高的接收信號強度的穩定和連續幹擾的存在。因此，檢測到的RSSI值變量不單用於作出XSTBY啟用決定，而是用於替代前述MER值。以此方式RSSI變量提供RF鏈路信號強度和短期衰落的指示，同時MER值提供了RF鏈路質量的指示。
在字同步圖的檢測方面的一種考慮是一種嵌入的字同步圖(embeddedwordsyncpattern)故意被檢測的。例如，在IS-54-BInterim標準的3.7.1.3節中所述的某些信息類型使嵌入式字同步圖得以出現。當按照也要求位同步(虛線)圖也與字同步圖一道被檢測的XSTBY方式操作時，該問題被克服。
圖5示出位同步和字同步檢測的一個實例而圖6是一個適於從位同步檢測信號(DET2)和字同步檢測信號(DET1)產生一組合的位和字同步檢測信號(DET)的電路56的邏輯圖。在圖6中，移位寄存器2(SR2)交替地反相和非反相輸出被加到與門(AND2)以產生DET2信號，同時將對應於字同步圖的反相和非反相輸出有選擇地從SR1輸出並加到AND1，以產生DET1信號。正如由AND3的輸出所指示的，利用DET1和DET2的同時存在連同多路復用器(MUX)，去以XSTBY方式(SELDETMUX控制信號的一種狀態)產生DET信號，而在常規接收期間僅用DET1(如由SELDET信號的另一狀態所選的一樣)圖6所示電路即是在圖3中被概略表示為電路56，RECBUF32′和RECBUF233。
應該認識到在FOCC尋呼信道上接收信息的一個結果是如在IS-54-B暫定標準中所述那樣，能命令無線電話通往數字式業務信道。因此，本文的本發明教導含有模擬式無線電話(諸如AMPS/TACS無線電話)方面以及雙方式(模擬/數字)無線電話的實用性。
雖然現已對本發明的當前最佳實施例作了具體圖示和說明，但本領域的技術人員都懂得還可能對其形式和細節作出不脫離本發明範圍和精神的種種變動。例如，本發明教導並不規定為當用於任一種特定無線電話標準時，或供任一特定無線信道，或供任一特定類型的信號格式使用時才閱讀。
權利要求
1.一種用於降低無線電話功耗的方法，包括以下步驟在一發送幀期間，接收至少一個字同步圖；在該幀期間接收跟隨字同步圖的一個信息的第一重複；確定是否該第一重複被正確接收了；若第一重複被正確接收，則確定是否滿足至少一個接收-相關準則；和若滿足確定至少一個接收-相關準則，在該幀其餘部分期間的予定時間周期內有選擇地除去該無線電話的一部分或多部分的操作電源。
2.如權利要求1所提出的方法，其特徵在於至少一個接收-相關準則是指示最後接收的n幀以外的若干正確接收幀的信息誤差率(MER)。
3.如權利要求2所提出的方法，其特徵在於至少一個接收相關準則包括在一予定時間間隔期內檢測的最小接收信號強度指示(RSSI)值與最大RSSI值之差值。
4.如權利要求2所提出的方法，其特徵在於在MER低於一予定閾值情況下，滿足至少一個接收-相關準則。
5.如權利要求3所提出的方法，其特徵在於若MER低於一予定第一閾值和若RSSI差值低於一予定第二閾值，則滿足至少一個接收-相關準則。
6.如權利要求1的方法，還包括以下步驟在予定時間周期結束時，給至少一部分接收機電路恢復電源;用無線電話的接收機電路接收至少來自下一發送幀的字同步圖;接收緊跟在下一幀中字同步圖的信息的第一重複;確定該下一幀的第一重複是否被正確接收;若該下一幀的第一重複被正確接收，則確定是否滿足至少一個接收相關準則;和若確定滿足至少一個接收相關準則，則在該下一幀其餘時間的一予定時間周期內有選擇地除去無線電話一部分或多部分的操作電源。
7.如權利要求6所提出的方法，其特徵在於所述恢復步驟包括將分頻值再裝入頻率合成裝置的步驟。
8.如權利要求7所提出的方法，其特徵在於所述無線電話包括一數據處理控制單元，其中所述再裝入步驟是由數據處理控制單元的外部電路完成的。
9.如權利要求1所提出的方法，其特徵在於所述無線電話包括一數據處理控制單元，其中所述接收至少一個字同步圖的步驟包括產生中斷信號以使數據處理控制單元從低功率狀態轉為操作狀態的步驟。
10.如權利要求1所提出的方法，其特徵在於接收字同步圖的步驟包括一個接收位於字同步圖之前的一個點順序(dotting sequence)的初始步驟，以及所述接收至少一個字同步圖的步驟還包括產生一中斷信號使無線電話的數據處理器控制單元從低功率狀態轉至操作狀態的另一步驟，該中斷信號是僅在發生點順序及字同步圖兩者的接收時才產生。
11.如權利要求1所提出的一種方法，還包括以下步驟在所述予定時間周期結束時，給至少一部分接收機電路恢復電源;從下一發送幀中至少接收所述字同步圖;接收下一幀範圍內緊跟字同步圖的控制信息的第一重複;確定是否滿足至少一個接收一相關準則;和若確定不滿足至少一個接收一相關準則，則在下一幀其餘時間內，保持對無線電話接收機的操作電源。
12.如權利要求1所提出的方法，其特徵在於該無線電話包括一數據處理器控制單元，而且所述接收字同步圖和接收所述第一重複的步驟是利用數據處理器控制單元以外的外部電路完成的。
13.如權利要求1所提供的方法，其特徵在於確定第一重複是否被正確接收的步驟包括以下諸步驟對所接收的第一重複進行BCH解碼，並產生至少一個狀態信號;產生中斷信號，以使該無線電話的數據處理器控制單元從低功率狀態轉至操作狀態;以及將至少一種狀態信號讀入數據處理器控制單元，該至少一個狀態信號指示該信息是以至少一位誤差接收的還是在無位誤差情況下被接收的。
14.如權利要求1所提出的方法，其特徵在於確定所述第一重複是否被正確接收的步驟包括以下諸步驟產生一中斷信號，以使該無線電話的數據處理器控制單元能從一低功率狀態轉換到操作狀態;將接收到的第一重複讀入數據處理器控制單元;以及用數據處理器控制單元對第一重複進行BCH-解碼，以確定信息是以至少一位誤差被接收的還是以無位誤差被接收的。
15.如權利要求1所提出的方法，其特徵在於確定是否滿足至少一個接收-相關準則的步驟是在不考慮對信息目的地的識別情況下執行的。
16.一種無線電話，包括用於在一控制信道上發送一幀期間接收至少一個字同步圖的裝置;用於接收在該幀範圍內緊跟同步圖的控制信息的第一重複的裝置;用於確定第一重複是否被正確接收的裝置響應被正確接收的第一重複用於確定是否滿足至少一個接收-相關準則的裝置;和對確定為滿足至少一個接收相關準則作出響應，用於在該幀其餘時間的一予定時間周期內有選擇地除去無線電話接收機的一或多部分的操作電源。
17.如權利要求16所提出的無線電話，其特徵在於該無線電話還包括用於在一幀範圍內累計和優選控制信息的多次重複的裝置;用於對所優選的結果進行BCH解碼的裝置;以及響應BCH解碼結果，用於必要時誤差校正所優選結果的裝置;以及所述用於確定第一重複是否被正確接收的裝置包括僅對第一重複進行BCH解碼的裝置。
18.如權利要求16所提出的無線電話，其特徵在於至少一個接收-相關準則是一指示最後接收的n幀之外的若干正確接收幀的信息誤差率(MER)。
19.如權利要求18所提出的無線電話，其特徵在於至少一個接收-相關準則還包括在一予定時間間隔期間所檢測到的一最小接收信號強度指示(RSSI)值和一最大RSSI值之差值。
20.如權利要求18所提出的無線電話，其特徵在於若MER小於一予定閾值，則滿足至少一個接收-相關準則。
21.如權利要求19所提出的無線電話，其特徵在於若MER小於一予定第一閾值和若RSSI差值小於一予定第二閾值，則滿足至少一個接收-相關準則。
22.如權利要求16所提出的無線電話，其特徵在於所述用於有選擇地除去操作電源的裝置還包括用於恢復操作電源的裝置，以及還包括用於將分頻值重新裝入一頻率合成器裝置的裝置。
23.如權利要求22所提出的無線電話，其特徵在於該無線電話包括一數據處理器控制單元，以及所述重新裝入裝置包括數據處理器控制單元的外部電路。
24.如權利要求16的無線電話，其特徵在於該無線電話在包括一個數據處理器控制單元，以及所述用於接收至少一個字同步圖的裝置包括用於產生一中斷信號以使數據處理器控制單元能從低功率狀態轉換成操作狀態的裝置。
25.一種降低無線電話功耗的方法，該方法包括以下步驟用無線電話從在RF鏈路上傳送的一幀接收至少一個字同步圖;接受該幀範圍內緊跟字同步圖的信息的第一重複;確定第一重複是否被正確接收;若第一重複被正確接收，則確定是否滿足一予定準則，該予定準則是RF鏈路的至少一種質量的函數;和若確定為滿足予定準則，則有選擇地在該幀其餘時期的一個予定時間周期內除去無線電路的一部分或多部分操作電源。
26.如權利要求25提出的方法，其特徵在於所述予定準則還是RF鏈路之信號強度的一個函數。
27.如權利要求25的方法，其特徵在於還包括如下確定RF鏈路質量的諸步驟對於其內字同步圖被正確接收的每一幀，隨字同步圖被正確接收而產生一中斷信號觸發一控制裝置使得該控制裝置能確定在該幀期間該信息是否被正確接收，從而識別該幀為好幀，或該信息在該幀期間未被正確接收從面將該幀識別為壞幀;對於其內字同步圖未被正確接收的每一幀，響應一計時器的過時(time-out)觸發一控制裝置，以使該控制裝置能將該幀識別為壞幀;以及確定該RF鏈路的質量為好幀數對壞幀數之比值。
28.如權利要求26的方法，其特徵在於信號強度被確定為在一予定時間間隔期內最小接收信號強度指示(RSSI)值與最大RSSI值之差值。
全文摘要
降低無線電話功耗的方法及其設備。該方法包括a)用無線電話接收機接收控制信道上傳輸幀的至少一個字同步圖，b)接收該幀中緊跟字同步圖的控制信息的第一重複；c)確定該第一重複是否被正確接收。若正確接收，則還包括d)確定是否滿足至少一個接收相關準則。若滿足則進行e)在該幀其餘時間內的預定周期除去一部分或大部分無線電話接收機工作電源。所述接收相關準則為信息誤差率(MER)，還可包括預定期限所測最小RSSI值與最大RSSI值之差。
文檔編號H04B1/16GK1111886SQ9411295
公開日1995年11月15日 申請日期1994年12月3日 優先權日1993年12月3日
發明者R·基瓦裡 申請人:諾基亞流動電話有限公司