用於分組數據的具有節電模式的移動站的製作方法

2023-05-04 17:57:56

專利名稱：用於分組數據的具有節電模式的移動站的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及無線話機，並特別涉及能與具有分組數據能力的無線網絡一起操作的無線終端或移動站。
在操作的GPRS-136分組數據模式中(有可能在其他的模式中)，無線終端可能不知道特定接收的時隙(在此稱為下行鏈路時隙)是指向此無線終端還是指向另一無線終端。因此，必須全部接收此下行鏈路時隙並檢測數據，以便使該無線終端從有關高協議層的信息中確定此時隙預定的接收者。
甚至對於發射基站沒有數據要發射給由此基站提供服務的無線終端的情況也是如此，在這種情況中此基站可以只發射不尋址到任何特定無線終端的隨機數據。然而，除非該無線終端實際上接收與解碼這樣的時隙，否則這些無線終端不知道此時隙是否包含尋址到他們的有效數據。
如所意識到的，全部接收並隨後解碼下行鏈路時隙的要求對無線終端的電池壽命具有不利的影響。


圖1、2與3分別表示常規的TDMA幀格式、使用π/4-DQPSK調製時的下行鏈路分組數據信道(PDCH)時隙結構與使用8-PSK調製的下行鏈路PDCH時隙結構。每個時隙假定具有約6.67毫秒的持續時間。將CSFP/CDFT用於傳送5比特超幀相位(SFP)值和3比特數據幀類型(DFT)值。14碼元同步(SYNC)欄位、6碼元CSFP/CDFT欄位和12碼元分組控制欄位(PCF)一起形成32碼元時隙標題部分，能由接收機從此標題部分中確定此時隙的接收者。此32碼元標題部分後面是130碼元數據部分。在此實施例中，總是利用π/4-DQPSK調製此32碼元標題部分，而此時隙的其餘部分可使用π/4-DQPSK或8-PSK進行調製。
眾所周知為了減少幹擾，對於基站沒有數據要發射給無線終端的情況，基站在此標題部分之後能降低此時隙的發射功率。
更具體地，準不連續傳輸(Q-DTX)是允許基站在每個下行鏈路時隙部分期間減少其輸出功率以減少系統中幹擾的一種下行鏈路功率控制形式。至於基於Q-DTX的功率減少可以應用於PDCH的下行鏈路的情況，可以參考TIA/EIA-136-331。對於可以採用基於Q-DTX的功率減少的情況，基站可以只為其中它沒有數據要發送的那些PDCH下行鏈路時隙而調用此基於Q-DTX的功率減少。
下行鏈路時隙的該時隙標題部分不進行Q-DTX。因此在允許基於Q-DTX的功率減少時，可以只將基於Q-DTX的功率減少應用於時隙標題部分之後的下行鏈路時隙部分。
然而，雖然此技術可以減少系統幹擾並且也可降低基站的功耗(這通常不如減少無線終端的功耗重要)，但此技術對減少從基站接收PDCH的無線終端的功耗沒有影響。
因而，本發明的第一目的與優點是提供用於減少從基站接收分組數據的無線終端的功耗的一種改進的方法。
本發明的另一目的與優點是採用基站的準不連續傳輸(Q-DTX)操作模式來檢測何時基站不在發射有效的分組數據，以便減少無線終端的功耗。
本發明的還一目的與優點是採用基站的準不連續傳輸(Q-DTX)操作模式，在基站不發射有效的分組數據時在該時隙的結束之前終止特定下行鏈路時隙的接收與解碼，從而能減少此無線終端的功耗。
利用根據本發明實施例的方法與設備克服上述與其他問題並實現上述目的與優點。
公開了一種用於在將時間劃分為時隙的幀操作的無線通信系統中操作無線終端的一種方法，其中每個時隙具有其後為數據部分的標題部分。此系統安排為發射下行鏈路時隙，以便在數據部分未包含有效數據時以高於數據部分的功率電平發射標題部分，以減少系統幹擾。這稱為準不連續傳輸(Q-DTX)操作模式。此方法包括以下步驟(A)接收時隙的所有標題部分和只接收數據部分的一部分，並檢測是否以高於發射數據部分的功率電平發射標題部分；和(B)如果檢測到以高於發射數據部分的功率電平發射標題部分，則終止此時隙剩餘部分的接收並至少將此無線終端的一部分設置在減少功耗狀態中。否則，如果檢測到以與發射數據部分相同的功率電平發射標題部分，則繼續接收此時隙的剩餘部分。
更具體地，此方法包括對接收的標題部分的至少一些碼元正向執行信道估算以便在標題部分的末尾導出第一信道估算(EST1)的第一步驟；和對數據部分的碼元的子集反向執行信道估算以便在數據部分的開頭導出第二信道估算(EST2)的第二步驟。下一步驟獲得所導出的信道估算的比率(EST1/EST2)；和另一步驟將此比率與門限值進行比較，以確定此數據部分是否包含有效數據。
如果確定此數據部分不包含有效數據，此方法則至少對於當前時隙的剩餘部分將此無線終端的接收機設置在減少的功耗狀態，而如果此比率確定大約為整數，則假定此數據部分包含有效數據，並且此無線終端的接收機保留在滿功率的操作狀態中，以接收當前時隙的剩餘部分。
該估算步驟可以使用最小均方(LMS)信道估算器，當然也能使用其他的信道估算技術。在一個實施例中此門限值在無線終端的操作期間是固定的，而在另一實施例中此門限值在無線終端的操作期間是可變的，以具有一個至少為影響因素函數的值。可以從此無線終端的速度或信道中的噪聲和/或幹擾量的至少之一中選擇此至少一個影響因素。
在另一實施例中，此方法首先確定最後接收的N個時隙是否包含此無線終端的有效分組數據。如果此確定是肯定的，此無線終端接收整個下一時隙，這是因為假定下一時隙將包含此無線終端的有效分組數據的概率增加。否則，如果此確定是否定的，則此方法開始接收下一時隙並在其他步驟之前執行上述正向信道估算。
結合附圖閱讀下面本發明的具體描述將使本發明的上述與其他特徵更加顯而易見，其中圖1、2與3分別表示常規的TDMA幀格式、使用π/4-DQPSK調製的下行鏈路分組數據信道(PDCH)時隙結構與使用8-PSK調製的下行鏈路PDCH時隙結構；圖4是根據本發明構造與操作的無線終端或移動站的方框圖；圖5是圖4所示的移動站的正視圖，並且此圖還表示此移動站通過無線RF鏈路雙向耦合的無線通信系統；圖6表示PDCH的下行鏈路時隙的部分，並用於說明本發明的接收技術；圖7與圖8是描述本發明的教導在相對高移動站速度(圖7)和在稍低移動站速度(圖8)上的模擬結果的圖表；和圖9A與9B均表示時隙的一部分，並用於說明本發明的教導。
參見圖4與圖5，圖4與圖5用於說明適於實現本發明的諸如但不限於蜂窩無線電話機的無線用戶終端或移動站10、數據終端或個人通信設備。移動站10包括天線12，用於發射信號給基站址或基站30和從此基站址或基站30接收信號。基站30是含有包括移動交換中心(MSC)34的基站/移動交換中心/互通功能(BMI)32的無線網絡的一部分。MSC34在移動站10進行呼叫時提供至陸地中繼線的連接。BMI32對於本發明假設具有如圖1-3所示的TDMA時隙結構或相似結構，並因此能夠向移動站10發射分組數據。
移動站包括調製器(MOD)14A、發射機14、接收機16、解調器(DEMOD)16A和控制器18，控制器18分別給發射機14與接收機16提供信號和從發射機14與接收機16中接收信號。這些信號包括根據可應用的無線通信系統的空中接口標準的信令信息、分組數據和也有可能的語音信號。如所注意到的，雖然空中接口標準對於本發明假設為包括上述類型的物理與邏輯幀結構，但是本發明的教導不打算僅限於此特定結構。
應理解控制器18也包括實現移動站的音頻與邏輯功能所要求的電路。例如，控制器18可以由數位訊號處理器裝置、微處理器裝置與各種模-數轉換器、數-模轉換器和其他支持電路組成。移動站的控制與信號處理功能在這些裝置之間根據其相應的能力進行分配。
用戶接口包括常規的耳機或揚聲器17、常規的麥克風19、顯示器20和一般為鍵盤22的用戶輸入裝置、所有這些裝置耦合到控制器18。鍵盤22包括常規數字(0-9)和相關的鍵(#，*)22a和用於操作移動站10的其他鍵22b。這些其他鍵22b例如可以包括SEND(發送)鍵、各種菜單滾動與軟鍵和PWR鍵。移動站10也包括用於給操作此移動站所要求的各種電路提供電源的電池26。
移動站10也包括一起表示為存儲器24的各種存儲器，其中存儲在移動站的操作期間由控制器18使用的多個常量與變量。例如，存儲器24存儲不同系統參數的值和號碼分配模塊(NAM)。用於控制控制器18的操作的操作程序也存儲在存儲器24中(一般存儲在ROM裝置中)，存儲器24也可以存儲從BMI 32接收的包括分組數據的數據。
應理解移動站10能是汽車安裝或手持裝置。移動站10也不必全部是移動的，而能安裝在固定位置上或在固定位置上使用。還應意識到移動站10能與一個或多個空中接口標準、調製類型和接入類型一起操作。
本發明者認識到Q-DTX操作模式能用於檢測何時基站30在發射隨機數據，即何時此基站未在發射有效分組數據給基站30所服務的一個移動站10。如上所述，在Q-DTX情況下，以正常功率發射此時隙的標題部分，而以相對標題部分減少的功率電平發射此時隙的剩餘部分。
根據本發明最好接收全部32碼元標題部分(儘管能接收較少的部分)，並隨後接收後面的130碼元數據部分的相對較小部分(例如，10個碼元)。如果檢測的數據部分的接收部分的功率電平遠小於檢測的標題部分的功率電平，則假定Q-DTX模式是有效的並且基站30未在發射有效的分組數據。如果是這種情況，則對於至少此當前時隙的剩餘部分至少將移動站10的接收機16和也有可能解調器16A與其他電路設置在減少的功耗狀態中，從而保存從電池26獲取的能量。如果相反地檢測的數據部分的接收部分的功率電平未顯著小於檢測的標題部分的功率電平，則假定Q-DTX模式無效並且基站30正在發射有效的分組數據。在這種情況下，移動站10能繼續以正常方式接收此時隙的剩餘部分。
執行上述技術最簡單的方法是計算所接收的信號樣本的功率。然而，模擬表示這可能不是最可靠的技術，特別是在經歷快衰落或其他信號損傷的信道中。
在圖6中因而示出目前優選的技術，其中執行以下步驟。
A.移動站10對全部32碼元標題部分(儘管能使用某些較少數量的碼元)執行正向(FD)信道估算以導出第一信道估算(EST1)。
B.移動站10隨後對某一子集的碼元(例如，10個碼元)至數據部分的開頭執行反向(RD)信道估算以導出第二信道估算(EST2)。注意這兩個信道估算僅隔開小的時間間隔，並因而應比也正向實施第二信道估算更準確地反映實際信道特性(即，信道估算應不容易受快衰落或某一其它信號損傷出現的影響)。
C.然後，將這兩個功率估算的比率(EST1/EST2)與門限值進行比較。如果發現此比率大約為一(1)，則假定在基站30上Q-DTX操作模式無效，並以正常方式接收與解碼此時隙的數據部分的剩餘部分。如果此比率反而為稍大於1的某一正值，則假定Q-DTX模式在操作中，並至少接收機16與解調器16A被關閉或否則對於至少此當前時隙的剩餘部分操作在減少的功耗模式中。
應注意此移動站10能以顯著快於輸入碼元速率的速率解碼輸入數據流與估算信道。一個合適的信道估算器是基於最小均方(LMS)類型的，但也能使用其他的信道估算器。
圖9A與9B均表示具有標題(H)部分與數據(D)部分的時隙的一部分，並用於解釋本發明的教導。如果考慮諸如LMS的遞歸信道估算方法，前面有關正向與反向信道估算的介紹是最合適的。然而，一般應明白EST1指僅使用標題碼元利用信道估算(通過任何裝置)獲得的功率，並且估算的時刻接近標題與數據部分之間的邊界。EST2是相似的，但只利用數據碼元來計算。還應明白如果使用N個碼元(圖9A)，N的值最好為實現參數，這是估算的實際時刻的位置(圖9B)。
在兩個不同的環境中進行模擬。第一個環境假設最壞的情況，即速度fd＝184Hz(都卜勒頻移)，Es/No＝17dB，並且功率差等於6dB(圖7)，而另一環境假設相當合適的速度，即fd＝10Hz(圖8)。每幅圖的底部曲線表示Q-DTX無效的情況(兩個功率估算(EST1/EST2)的比率約等於整數)，而上部的曲線表示Q-DTX有效的情況。這兩幅圖表示甚至在最壞的情況中，此方法的精確度也是合適的。這還暗示能建立兩個功率估算的比率(EST1/EST2)與之進行比較並阻止Q-DTX時隙的接收而能接收可能的數據時隙的門限值。例如，如果圖7與圖8中的門限值(THRESH)大約設置為2，則大部分的時隙判定(即，Q-DTX有效/無效)特別對於圖8的較低速度的情況將是準確的。然而，甚至對於其中移動站10在正在發射有效分組數據時關閉其接收機16的不正確的那些判定，正常重發請求差錯恢復協議用於防止重要的分組數據丟失。
因此，門限值能是固定的門限值，或者能使之為作為例如(推論的或實際測量的)速度和/或信道噪聲與/或幹擾電平的函數變化的可變門限值。
根據以下規則還能進一步提高此技術的準確性如果前面N個時隙傳送此移動站的數據，則接收所有的時隙，否則使用本發明的節電技術。
此規則的基礎在於大多數分組將由多於一個的時隙組成的事實。例如，指定的重要應用中的典型分組可以由10個時隙組成。因此，最後N個時隙包含此移動站的分組數據，其中N等於或大於1，則下一個時隙也將包含此移動站的分組數據的概率較大。
雖然以最佳實施例為文本進行描述，但應認識到本領域技術人員可以對這些教導進行許多修改。例如，可以採用其他幀與時隙格式、每幀的時隙數量、調製類型、信道估算器的類型、碼元數量、門限電平值等，但仍保持在本發明教導的範圍內。
完全不使用門限值也在本發明教導的範圍內，其中不確定比率是高於還是低於門限值，而相反地只將兩個功率估算的比率(EST1/EST2)與加上或減去能是固定或可變的某一容限值的整數進行比較。如果此比率在整數的容限值內，則假定Q-DTX模式無效，否則假定Q-DTX模式有效。
因而，雖然本發明已具體示出並結合其最佳實施例進行了描述，但本領域技術人員將明白可以在形式與細節上進行改變而不背離本發明的範圍與精神。
權利要求
1.用於在利用時間劃分為時隙的幀操作的無線通信系統中操作無線終端的一種方法，其中每個時隙具有其後為數據部分的標題部分，其中此系統安排為發射下行鏈路時隙，以便在數據部分未包含有效數據時以高於數據部分的功率電平發射標題部分，以減少系統幹擾，此方法包括以下步驟接收時隙的標題部分和只接收數據部分的一部分，並檢測是否以高於發射數據部分的功率電平發射標題部分；和如果檢測到以高於發射數據部分的功率電平發射標題部分，終止此時隙剩餘部分的接收並至少將此無線終端的一部分設置在減少的功耗狀態中；否則如果檢測到以與發射數據部分相同的功率電平發射標題部分，則繼續接收此時隙的剩餘部分。
2.用於在將時間劃分為時隙的幀操作的無線通信系統中操作無線終端的一種方法，其中每個時隙具有其後為數據部分的標題部分，其中此系統安排為發射下行鏈路時隙，以便在數據部分未包含有效數據時以高於數據部分的功率電平發射標題部分，此方法包括以下步驟對接收的標題部分的碼元正向執行信道估算，以便在標題部分的末尾導出第一信道估算(EST1)；對數據部分的碼元的子集反向執行信道估算，以便在數據部分的開頭導出第二信道估算(EST2)；獲得所導出的信道估算的比率(EST1/EST2)；和將此比率與門限值進行比較，以確定此數據部分是否包含有效數據。
3.如權利要求2的方法，其中如果確定數據部分不包含有效數據，則對於至少當前時隙的剩餘部分，至少將此無線終端的接收機設置在減少的功耗狀態中。
4.如權利要求2的方法，其中如果此比率確定大約為整數，則假定此數據部分包含有效數據，並且此無線終端的接收機保留在滿功率的操作狀態中，以接收當前時隙的剩餘部分。
5.如權利要求2的方法，其中估算的步驟使用最小均方(LMS)信道估算器。
6.如權利要求2的方法，其中此門限值在此無線終端的操作期間是固定的。
7.如權利要求2的方法，其中使此門限值在此無線終端的操作期間是可變的，以具有是至少一個影響因素的函數的值。
8.如權利要求7的方法，其中從無線終端的速度和信道中至少噪音或幹擾量之一中選擇此至少一個影響因素。
9.用於在將時間劃分為時隙的幀操作的無線通信系統中操作無線終端的一種方法，其中每個時隙在分組數據操作模式中具有其後為數據部分的標題部分，其中此系統安排為發射下行鏈路時隙，以便在數據部分未包含有效分組數據時以高於數據部分的功率電平發射標題部分，此方法包括以下步驟確定最後接收的N個時隙是否包含此無線終端的有效分組數據；如果確定是肯定的，則接收整個下一個時隙；否則如果確定是否定的，則開始接收下一個時隙，並對接收的標題部分的碼元正向執行信道估算，以便在標題部分的末尾導出第一信道估算(EST1)；對數據部分的碼元的子集反向執行信道估算，以便在數據部分的開頭導出第二信道估算(EST2)；獲得所導出的信道估算的比率(EST1/EST2)；和將此比率與門限值進行比較，以確定此數據部分是否包含有效分組數據。
10.如權利要求9的方法，其中如果確定數據部分不包含有效分組數據，則對於至少當前時隙的剩餘部分，至少將此無線終端的接收機設置在減少的功耗狀態中。
11.如權利要求9的方法，其中如果此比率確定大約為整數，則假定此數據部分包含有效分組數據，並且此無線終端的接收機保留在滿功率的操作狀態中，以接收當前時隙的剩餘部分。
12.如權利要求9的方法，其中估算的步驟使用最小均方(LMS)信道估算器。
13.如權利要求9的方法，其中此門限值為固定的門限值或自適應變化的門限值之一。
14.如權利要求9的方法，其中碼元的子集包括大約10個碼元。
全文摘要
用於在將時間劃分為時隙的幀操作的無線通信系統中操作無線終端的一種方法,其中每個時隙具有其後為數據部分的標題部分。此系統安排為發射下行鏈路時隙,以便在數據部分未包含有效數據時以高於數據部分的功率電平發射標題部分,以減少系統幹擾。這稱為準不連續傳輸(Q－DTX)操作模式。此方法包括步驟:(A)接收時隙的標題部分的全部或一部分和只接收數據部分的一部分,並且檢測是否以高於發射數據部分的功率電平發射標題部分;和(B)如果檢測到以高於發射數據部分的功率電平發射標題部分,則終止此時隙的剩餘部分的接收並至少將此無線終端的一部分設置在減少的功耗狀態中;否則,如果檢測到以與發射數據部分相同的功率電平發射標題部分,則繼續接收此時隙的剩餘部分。
文檔編號H04B1/16GK1275854SQ0011792
公開日2000年12月6日 申請日期2000年5月29日 優先權日1999年5月28日
發明者R·帕爾特馬 申請人:諾基亞流動電話有限公司