CN110352614A - 无线通信中低功率同步方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的方面提供无线通信中低功率同步方法及设备。所述方法将与网络通信的电子设备从低功率模式唤醒到工作模式。所述方法可以包含从所述低功率模式转换到预同步模式，所述预同步模式包含具有第一阶段持续时间的第一阶段和具有睡眠阶段持续时间的睡眠阶段。在所述网络的第一网络载波上传送的同步信号的质量可以在所述预同步模式的所述第一阶段中探测，而且所述睡眠阶段的所述睡眠阶段持续时间可以至少基于所探测的所述同步信号的所述质量来设置。当所述睡眠阶段持续时间大于睡眠阈值时，操作模式可以在所述预同步模式期间从所述第一阶段转换到所述睡眠阶段。

Description

无线通信中低功率同步方法及设备
技术领域
本发明的实施例总体有关于无线通信中用于低功耗的物理下行链路控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)监测(monitor)。
背景技术
提供本背景技术部分是为了总体上呈现本发明的上下文，当前署名的发明人的工作，在本背景技术部分中所描述的范围内，以及在申请时不具有作为现有技术资格的描述的方面，既非明示地、也非暗示地被承认为是本发明的现有技术。
窄带物联网(Narrowband Internet of Things，NB-IoT)是一种低功率广域网络(Low Power Wide Area Network，LPWAN)无线电技术标准，旨在使用蜂窝电信频带连接大范围的设备和服务。NB-IoT是为物联网(Internet of Things，IoT)设计的窄带无线电技术，并且是由第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，3GPP)标准化的一系列移动IoT(Mobile IoT，MIoT)技术之一。用于NB-IoT的PDCCH需要进行监测。
机器类通信(Machine Type Communication，MTC)设备(诸如无线传感器等)可以记录实时的信息，诸如温度和降雨量等。功耗是电子设备(诸如MTC设备)的主要关切之一，因此降低功耗是重要的。
发明内容
本发明的方面提供一种将与服务提供商网络通信的电子设备从低功率模式唤醒到工作模式的方法。所述方法可以包含从所述低功率模式转换到预同步模式，其中所述预同步模式包含具有第一阶段持续时间的第一阶段和具有睡眠阶段持续时间的睡眠阶段。所述方法还可以包含在所述预同步模式的所述第一阶段中探测在所述服务提供商网络的第一网络载波上传送的同步信号的质量，以及至少基于所探测的所述同步信号的所述质量来设置所述睡眠阶段的所述睡眠阶段持续时间。所述方法还可以包含当所述睡眠阶段持续时间大于睡眠阈值时，在所述预同步模式期间从所述第一阶段转换到所述睡眠阶段。
在一实施例中，在所述预同步模式的所述第一阶段中探测所述同步信号的所述质量可以通过在所述第一阶段中探测一个或多个质量参数来实施，所述一个或多个质量参数包含所述同步信号的信噪比、所述电子设备的本地载波和所述第一网络载波之间的载波频率偏移的变化、所述同步信号的到达时间和所述电子设备的处理窗口的开始时间之间的时序的变化以及所述电子设备的移动特征中的至少一个。
在一实施例中，所述睡眠阶段的所述睡眠阶段持续时间可以基于所述预同步模式的预同步持续时间、所述第一阶段持续时间和所述预同步模式的第二阶段的第二阶段持续时间来设置。所述第二阶段的所述第二阶段持续时间可以至少基于所述一个或多个质量参数来确定。
在一实施例中，所述睡眠阈值可以基于用来传送和接收所述同步信号的最小时隙来设置。
在一示例中，所述方法还可以包含当所述睡眠阶段完成并且所述第二阶段持续时间大于零时，从所述睡眠阶段转换到所述第二阶段，而且在所述预同步模式的所述第二阶段中，所述同步信号可以在第二网络载波上传送。
在一示例中，所述第一网络载波和所述第二网络载波可以是窄带物联网网络的相同锚定载波。在另一示例中，所述第一网络载波可以是窄带物联网网络的锚定载波，所述第二网络载波可以是所述窄带物联网网络的非锚定载波。
在一实施例中，所述睡眠阶段可以比所述预同步模式的所述第一阶段或所述第二阶段中的任一个消耗更少的功率。
本发明的方面还可以提供一种与服务提供商网络通信的电子设备，用于从低功率模式唤醒到工作模式。所述电子设备可以被配置为包含接收器，所述接收器被配置为从所述服务提供商网络接收同步信号。所述电子设备还可以包含具有模式控制器和同步引擎的处理器。所述模式控制器可以被配置为将所述电子设备从所述低功率模式转换到预同步模式，所述预同步模式包含具有第一阶段持续时间的第一阶段和具有睡眠阶段持续时间的睡眠阶段，以及当所述睡眠阶段持续时间大于睡眠阈值时，在所述预同步模式期间将所述电子设备从所述第一阶段转换到所述睡眠阶段。所述同步引擎可以被配置为在所述预同步模式的所述第一阶段中，对在所述服务提供商网络的第一网络载波上传送的所述同步信号的质量进行探测，以及至少基于所探测的所述同步信号的所述质量来设置所述睡眠阶段的所述睡眠阶段持续时间。
在一实施例中，所述同步引擎被配置为在所述预同步模式的所述第一阶段中通过在所述第一阶段中探测一个或多个质量参数来探测所述同步信号的所述质量，其中所述一个或多个质量参数包含所述同步信号的信噪比、所述电子设备的本地载波和所述第一网络载波之间的载波频率偏移的变化、所述同步信号的到达时间和所述电子设备的处理窗口的开始时间之间的时序的变化以及所述电子设备的移动特征中的至少一个。
在一实施例中，所述同步引擎被配置为基于所述预同步模式的预同步持续时间、所述第一阶段持续时间和所述预同步模式的第二阶段的第二阶段持续时间来设置所述睡眠阶段持续时间，其中所述第二阶段的所述第二阶段持续时间是基于所述一个或多个质量参数确定的。
在一实施例中，所述同步引擎可以被配置为基于用来传送和接收所述同步信号的最小时隙来设置所述睡眠阈值。
在一实施例中，所述模式控制器还可以被配置为当所述睡眠阶段完成并且所述第二阶段持续时间大于零时，将所述电子设备从所述睡眠阶段转换到所述第二阶段，其中在所述预同步模式的所述第二阶段中，所述同步信号在第二网络载波上传送。
在一实施例中，所述电子设备的所述接收器可以被配置为接收在所述第一网络载波和所述第二网络载波上传送的所述同步信号，其中所述第一网络载波和所述第二网络载波是窄带物联网网络的相同锚定载波。
在一实施例中，所述电子设备的所述接收器可以被配置为接收在所述第一网络载波上传送的所述同步信号，其中所述第一网络载波是窄带物联网网络的锚定载波，以及接收在所述第二网络载波上传送的所述同步信号，其中所述第二网络载波是所述窄带物联网网络的非锚定载波。
本发明的其他方面可以提供一种非暂存性计算机可读介质，所述非暂存性计算机可读介质存储有计算机可读指令，所述指令在由处理电路执行时，使得所述处理电路执行将与服务提供商网络通信的电子设备从低功率模式唤醒到工作模式的方法。所述方法可以包含从所述低功率模式转换到预同步模式，其中所述预同步模式可以包含具有第一阶段持续时间的第一阶段和具有睡眠阶段持续时间的睡眠阶段。所述方法还可以包含在所述预同步模式的所述第一阶段中探测在所述服务提供商网络的第一网络载波上传送的同步信号的质量，至少基于所探测的所述同步信号的所述质量来设置所述睡眠阶段的所述睡眠阶段持续时间；以及当所述睡眠阶段持续时间大于睡眠阈值时，在所述预同步模式期间从所述第一阶段转换到所述睡眠阶段。
附图说明
下面将参照附图对本发明提供的各种示范性实施例进行详细描述，图中相似的编号涉及相似的元件，其中：
图1示出了根据本发明一实施例的通信系统的示范性框图。
图2示出了根据本发明一实施例的经由包含睡眠阶段(sleep phase)的预同步模式(pre-sync mode)从低功率模式到下一个工作模式(working mode)的操作模式(operation mode)转换(transition)的示范性循环(cycle)。
图3示出了根据本发明一实施例的示范性预同步模式，其中预同步模式可以基于在网络载波(network carrier)上传送的同步信号(Sync Signal，SS)来实施。
图4示出了根据本发明一实施例的示范性预同步模式，其中预同步模式可以基于在两个不同的网络载波上传送的SS来实施。
图5示出了根据本发明一实施例的概述示范性处理的流程图。以及
图6示出了根据本发明一实施例的概述示范性处理的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一实施例的通信系统100的示范性框图。如图所示，通信系统100可以包含电子设备110，其中电子设备110被配置为与服务提供商网络120进行通信。电子设备110还可以包含接收器111、处理器112、存储器113和传送器119。电子设备110可以通过多个操作模式进行周期性地循环，其中多个操作模式包含具有不同功耗水平的低功率模式、预同步模式和工作模式等。在一实施例中，低功率模式在上述操作模式中消耗最少的功率。在电子设备110从低功率模式唤醒(wake)到工作模式时，预同步模式可以用来确定电子设备110和服务提供商网络120之间的同步参数。根据本发明，电子设备110被配置为在预同步模式的一部分中实施睡眠阶段以节省功率。
服务提供商网络120可以是能够与电子设备110通信的任意合适的网络，诸如无线通信服务提供商网络、移动服务提供商网络和MTC网络等。在一实施例中，服务提供商网络120可为移动服务提供商网络，其中移动服务提供商网络可以使用任意合适的无线通信技术来实施，诸如全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，GSM)、通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)和长期演进(Long-Term Evolution，LTE)等。在另一实施例中，服务提供商网络120可以是MTC网络，诸如NB-IoT网络。服务提供商网络120可包含多个节点，诸如由任意合适的网络技术(诸如有线的、无线的和光纤光学网络等)耦接在一起的接口节点(interface node)130和核心节点(core node)140等。
在一示例中，接口节点130(诸如基站(Base Station，BS)、节点B(Node B)和演进型节点B(Evolved Node B，eNB)等)可包含硬件组件和软件组件，上述硬件组件和软件组件被配置为在接口节点130和电子设备(诸如电子设备110，或订阅(subscribe)了由服务提供商网络120提供的服务之类的设备)之间能够进行无线通信。此外，在该示例中，核心节点140可包含硬件组件和软件组件来形成骨干(backbone)以管理和控制由服务提供商网络120提供的服务。
在一实施例中，服务提供商网络120(诸如NB-IoT网络)的网络载波、载波频率可以在现有的LTE载波内以带内(in-band)的方式部署(deploy)、在LTE载波的保护带(guard-band)内以保护带的方式部署、或者以独立(stand-alone)的方式部署(例如在GSM载波之间独立部署)等。在一实施例中，服务提供商网络120可以具有多个网络载波，诸如锚定载波(anchor carrier)和非锚定载波(non-anchor carrier)。与非锚定载波相比，锚定载波可更靠近电子设备110使用的(例如在预同步模式中使用)100KHz光栅扫描(raster scan)。在一示例中，锚定载波位于距离100KHz光栅扫描2.5KHz或7.5KHz处，而非锚定载波距离更远。
电子设备110可以是能够与服务提供商网络120进行通信的任意合适的电子设备。在一示例中，电子设备110是由终端用户(end-user)用于移动通信的终端设备(terminaldevice)，诸如蜂窝手机、智能手机和平板电脑等。在另一示例中，电子设备110是MTC设备(用户设备(User Equipment，UE))，诸如无线仪表(meter)、无线传感器和无线执行器(actuator)等。在一示例中，电子设备110可以是能够与NB-IoT网络进行通信的NB-IoT设备。
在一实施例中，已调制的信号(诸如同步信号101)可以在网络载波上从服务提供商网络120传送，并且在下行链路(Downlink，DL)期间，由接收器111在本地载波(localcarrier)上进行接收，其中载波频率可由接收器111中的本地振荡器(oscillator)产生。载波频率偏移(offset)是网络载波和本地载波之间的差值(difference)。在一示例中，当网络载波和本地载波是同步的(即相同)，则载波频率偏移为0，并且基带信号可以从已调制的信号中恢复(retrieve)且不具载波间干扰(Inter-Carrier Interference，ICI)。当网络载波和本地载波不同步(即不同)时，载波频率偏移不为0，而且当从已调制的信号中恢复基带信号时发生ICI。因此，同步参数至少可以包含载波频率偏移。
在一实施例中，同步参数还可以包含时序(timing)，即同步信号101在接收器111处的到达时间和电子设备110用来选择同步信号101的处理窗口的开始时间之间的时间差值。在另一实施例中，同步参数还可以包含小区身份(identity)，例如电子设备110用以通信的接口节点130的身份。
在一实施例中，同步信号101可以包含一个或多个帧(frame)，而且每个帧可包含10个子帧(Sub-Frame，SF)SF0-SF9。一个SF和一个帧的持续时间(duration)可以分别是1ms和10ms。此外，每个SF可以包含14个时间复用的符号(time-multiplexed symbol)。在一示例中，在NB-IoT网络的锚定载波上传送的同步信号101可包含窄带主同步信号(NarrowbandPrimary Synchronization Signal，NPSS)和窄带辅同步信号(Narrowband SecondarySynchronization Signal，NSSS)。NPSS占据每个帧的SF5，而NSSS占据偶数(even-number)帧的SF9。因此，NPSS和NSSS分别出现在同步信号101的每10ms和每20ms处。在一示例中，NPSS可以用来确定载波频率偏移和时序，其中时序可以是NPSS的SF或符号的到达时间和电子设备110的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)窗口的开始时间之间的时间差值。NSSS可以用来确定小区身份。
在另一示例中，在NB-IoT网络的非锚定载波上传送的同步信号101可包含窄带参考信号(Narrowband Reference Signal，NRS)。NRS可以出现在DL SF中，诸如携带窄带物理广播信道(Narrowband Physical Broadcast Channel，NPBCH)、窄带物理下行链路控制信道(Narrowband Physical Downlink Control Channel，NPDCCH)和窄带物理下行链路共享信道(Narrowband Physical Downlink Shared Channel，NPDSCH)的SF。在一示例中，NRS可以用来确定载波频率偏移和时序。
在一实施例中，电子设备110被配置为周期性地在一段时间范围(例如从几秒到数天)内处于低功率模式，接着在短时间段(诸如与服务提供商网络120交换几百字节所需的时间)内处于工作模式中。此外，电子设备110可以是具有低成本晶体振荡器(crystaloscillator)的低成本设备，其中低成本晶体振荡器例如在扩展(extend)的低功率模式期间易于出现大的频率漂移(frequency drift)。另外，电子设备110可以仅由电池供电，并且部署在接入困难或危险的环境中。因此，降低预同步模式的能量消耗是重要的，以便扩展电池的寿命(例如超过10年)。
接收器111可以在DL期间接收来自服务提供商网络120的信号，诸如在网络载波上传送的同步信号101。同步信号101可以由处理器112用来实施预同步模式。在一示例中，接收器111可以在DL期间使本地载波同步到NB-IoT网络的锚定载波。在另一示例中，接收器111可以在DL期间使多个本地载波，诸如使第一本地载波同步到NB-IoT网络的锚定载波，以及使第二本地载波同步到NB-IoT网络的非锚定载波。传送器119可以在上行链路(Uplink，UL)期间向服务提供商网络120传送信号。
处理器112可以被配置为在预同步模式的一部分中实施睡眠阶段。因此，预同步模式包含第一阶段和第一阶段之后的睡眠阶段。处理器112可以包含同步引擎(sync engine)114、模式控制器115、包含预同步定时器116、睡眠阶段定时器117和低功率定时器118的多个定时器以及未在图1中示出的其他组件。在第一阶段中，同步引擎114可以被配置为通过探测一个或多个质量参数来确定同步信号101的质量，其中质量参数包含同步信号101的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)、载波频率偏移和时序的变化以及电子设备110的移动特征(mobility characteristic)等中的至少一个。同步引擎114还可以被配置为将上述一个或多个质量参数与各预同步结束标准(pre-sync termination criterion)进行对比，然后至少基于同步信号101的质量设置睡眠阶段持续时间TS。在一实施例中，预同步结束标准可以是质量参数的阈值，诸如SNR等的阈值。在另一实施例中，预同步结束标准可以是多个质量参数的阈值的组合，诸如SNR的第一阈值和载波频率偏移的第二阈值等。
另外，同步引擎114可以被配置为确定预同步持续时间TPS、预同步模式的持续时间，例如基于在之前的工作状态期间接收到的同步信号101来确定。同步引擎114还可以被配置为确定同步参数。
模式控制器115可以被配置为控制定时器116-118，并根据定时器116-118控制电子设备110的操作模式。例如，模式控制器115可以设置定时器的定时器值，并启动定时器；当定时器到期(expire)时，模式控制器115相应地调整(adjust)操作模式。
预同步定时器116、睡眠阶段定时器117和低功率定时器118可以是被配置为记录时间的任何设备或技术。在一实施例中，预同步定时器116、睡眠阶段定时器117和低功率定时器118可以在硬件中实施，诸如使用电路来实施。在一示例中，定时器可使用计数器(counter)电路来实施。例如，当一个值被设置给定时器时，计数器电路以该值初始化；当定时器启动时，计数器电路根据时钟信号(clock signal)匀速递减计数；并且当计数器电路达到0时，定时器到期。
在图1的示例中，预同步定时器116可以被配置为跟踪(track)预同步持续时间TPS的时间；睡眠阶段定时器117可以被配置为跟踪睡眠阶段持续时间TS的时间；低功率定时器118可以被配置为跟踪低功率模式的持续时间TLP的时间。
存储器113可以包含预同步存储器151，其中预同步存储器151被配置为存储如上述讨论的预同步结束标准以及查找表(Look-Up-Table，LUT)。在一示例中，LUT可以用来设置TPS。
在一实施例中，电子设备110可以是片上系统(System-On Chip，SOC)，其中在SOC上，所有的组件(诸如接收器111、处理器112、存储器113和传送器119)位于单个的集成电路(Integrated Circuit，IC)芯片上。或者，电子设备110中的组件可以跨多个IC分布。在一实施例中，同步引擎114和模式控制器115可以使用硬件、软件、固件或前述方法的任意组合来实施。在一示例中，实施具有睡眠阶段的预同步模式的软件可以存储在存储器113中，并由位于处理器112中的硬件执行。
在实作中，电子设备110被配置为在通信系统100中与服务提供商网络120进行通信。电子设备110以工作模式启动。同步引擎114被配置为确定预同步持续时间TPS，例如基于工作模式的同步信号101来确定。低功率模式的持续时间TLP由电子设备110和服务提供商网络120确定。
预同步定时器116和低功率定时器118可由模式控制器115分别根据TPS和TLP进行设置。模式控制器115被配置为将电子设备110转换(switch)到低功率模式，并启动低功率定时器118。
当低功率定时器118到期时，模式控制器115被配置为将电子设备110转换到预同步模式的第一阶段，并启动预同步定时器116。同步引擎114可以被配置为确定同步信号101的质量和同步参数。同步引擎114还可以被配置为将一个或多个质量参数与存储在存储器空间151中的各预同步结束标准进行对比，然后设置睡眠阶段的持续时间TS。模式控制器115被配置为根据TS来设置睡眠阶段定时器117。
随后，模式控制器115可以被配置为结束第一阶段并启动睡眠阶段定时器117来将电子设备110转换到睡眠阶段。当睡眠阶段定时器117到期时，模式控制器115可以被配置为启动预同步模式的第二阶段，其中在预同步模式的第二阶段中，同步引擎114被配置为确定同步参数，直到预同步定时器116到期。
当预同步定时器116到期时，模式控制器115被配置为将电子设备110转换到下一个工作模式。
在一实施例中，同步参数(诸如载波频率偏移和时序)还可以在预同步模式期间被调整到可接受的范围内，诸如对于载波频率偏移来说为±100Hz，对于时序来说为±0.25/f，其中f是由电子设备110使用的采样频率(sampling frequency)。
在一示例中，模式控制器115被配置为在睡眠阶段和低功率模式期间关闭(turnoff)接收器111、同步引擎114、处理器112中的其他组件和传送器119。当电子设备110唤醒进入到每个工作模式以及预同步模式的第一和第二阶段时，模式控制器115被配置为打开(turn on)接收器111、同步引擎114、处理器112中的其他组件和传送器119。模式控制器115可以在低功率模式和睡眠阶段期间保持开启。
图2示出了根据本发明一实施例的经由包含睡眠阶段的预同步模式213从低功率模式212到下一个工作模式211B的操作模式转换的示范性循环。在一示例中，电子设备110可以被配置为实施操作模式转换的循环。以电子设备110为NB-IoT设备为例，在工作模式211A中用于NB-PDCCH监测(NB-PDCCH接收)的持续时间之后，电子设备110进入低功率模式(睡眠模式)212以节省功率。在持续时间TLP之后，电子设备110在下一个工作模式211B之前唤醒到预同步模式。在预同步持续时间TPS期间，电子设备110从低功率模式唤醒以估计时序和频率偏移，并纠正(correct)时序和频率偏移。请注意，该示例仅用于例示的目的，本发明不限于此。
在一实施例中，预同步持续时间TPS可以由同步引擎114基于在先前的工作模式和/或预同步模式中接收到的同步信号101来确定。在一示例中，当SNR减小时，TPS增加。在一示例中，当低功率模式212的持续时间TLP增加时，载波频率偏移可以增加，因此使得预同步模式消耗更多的时间并增加TPS。例如，预同步模式213的TPS可以基于TLP以及在低功率模式212之前(诸如在先前的工作模式211A中)接收到的同步信号101的SNR来确定。
例如，使用比典型应用更差的条件(condition)的仿真可以用来基于SNR提供TPS的范围。例如，当SNR大于10分贝(Decibel，dB)时，TPS可以设置在20毫秒(Millisecond，ms)和30ms之间；当SNR在0dB和10dB之间时，TPS可以设置在60ms和120ms之间；当SNR在-10dB和0dB之间时，TPS可以设置在200ms和570ms之间；当SNR低于-10dB时，TPS可以设置在340ms和1660ms之间。此外，可以根据TLP设置TPS。例如，当SNR在-10dB和0dB之间且TLP非常短时，TPS可以设置为200ms。在一示例中，具有上述信息的LUT可以存储在预同步存储器151中用以设置TPS。
当电子设备110被配置为处于工作模式211时，接收器111、处理器112和传送器119处于活跃的操作中，因此电子设备110消耗相对较大数量的功率。例如，当电子设备110被配置为处于工作模式211时，电子设备110可以向服务提供商网络120传送信号以及从服务提供商网络120接收信号，可以处理信号，可以执行操作，诸如寻呼(paging)接收操作、邻近小区(neighbor cell)测量和随机接入(random access)操作等。请注意，根据特定的操作，工作模式211中的功耗可以不同，例如传送信号可以比寻呼接收消耗更多的功率。
当电子设备110被配置为处于低功率模式212时，接收器111、同步引擎114、处理器112中的其他组件和传送器119可以断电(power-off)以降低功耗，因此电子设备110消耗相对较小数量的功率。请注意，模式控制器115可以保持活跃的操作。在一示例中，低功率模式可以包含功率节省模式、非连续接收(Discontinuous Reception，DRX)或扩展型非连续接收(Extended DRX，eDRX)的关断时期(off-period)等。在一示例中，低功率模式212的持续时间可以在DRX关断时期的数秒和用于功率节省模式的若干天之间变化。请注意，根据特定的操作，低功率模式212中的功耗也可以不同。例如，功率节省模式可以比DRX的关断时期消耗更少的功率。
电子设备110被配置为当从低功率模式212转换到下一个工作模式211B时实施预同步模式213。在一示例中，当确定TPS时，预同步213期间的同步信号101的SNR可以比工作模式211A期间的同步信号101的SNR更好。根据本发明，预同步模式213可以包含睡眠阶段以节省功率。在一实施例中，预同步模式213可以包含三个阶段，其中睡眠阶段夹在第一和第二阶段之间。此外，在第一和第二阶段中，接收器111和处理器112处于活跃的操作中，因此电子设备110消耗相对较大数量的功率。另一方面，在睡眠阶段中，接收器111、同步引擎114、处理器112的其他组件和传送器119在一示例中断电以降低功耗。因此，睡眠阶段的功耗低于第一和第二阶段。
在第一阶段中，同步引擎114可以被配置为通过探测一个或多个质量参数来确定同步信号101的质量。同步引擎114还可以被配置为将一个或多个质量参数与存储在预同步存储器151中的各预同步结束标准进行对比，然后至少基于同步信号101的质量来设置睡眠阶段持续时间TS。在第一和第二阶段中，同步引擎114可以被配置为确定同步参数。
图3示出了根据本发明一实施例的示范性预同步模式300，其中预同步模式300可以基于在网络载波上传送的同步信号101来实施。在一示例中，图1中的电子设备110可以被配置为实施预同步模式300。在一示例中，用来传送同步信号101的网络载波可以是用于NB-IoT网络的DL的锚定载波。
根据本发明，如图3所示，预同步模式300可以包含三个阶段：睡眠阶段320夹在网络载波上的第一阶段310和相同网络载波上的第二阶段330之间。第一阶段310、睡眠阶段320和第二阶段330的持续时间分别是TPS1、TS和TPS2。在一实施例中，TPS1、TS和TPS2的总和等于TPS。
如上所述，在时间t1之前，可以由同步引擎114确定TPS。可以根据TPS设置预同步定时器116。在时间t1，模式控制器115被配置为启动预同步定时器116，并将电子设备110转换到网络载波上的第一阶段310。
在第一阶段310期间，同步信号101在网络载波上传送，并且由接收器111在本地载波上接收。同步引擎114可以被配置为确定同步信号101的质量，包含一个或多个质量参数。在一实施例中，一个或多个质量参数可以包含同步信号101的SNR、载波频率偏移和时序的变化以及电子设备110的移动特征等。在一示例中，载波频率偏移和时序的变化分别可以是载波频率偏移和时序的标准差(standard deviation)。在一示例中，电子设备110的移动特征可以包含电子设备110相对于服务提供商网络120(诸如与电子设备110通信的静态接口节点130)的相对速度。在一示例中，可以在扩展的时间段上重复获得载波频率偏移和时序以确定各自的变化。
同步引擎114还可以被配置为将一个或多个质量参数与存储在预同步存储器151中的各预同步结束标准进行对比，以及当同步信号101的质量超过(exceed)预同步结束标准时，设置睡眠阶段320的睡眠阶段持续时间。在一实施例中，预同步结束标准可以是质量参数的阈值，诸如SNR的阈值和载波频率偏移的变化的阈值等。在一示例中，预同步结束标准是SNR的阈值，因此当同步信号101的SNR大于SNR的阈值时，同步引擎114可以进行到设置睡眠阶段持续时间TS。在另一实施例中，预同步结束标准可以是多个质量参数的阈值的组合，诸如SNR的第一阈值和载波频率偏移的变化的第二阈值等。在另一示例中，预同步结束标准可以是SNR的第一阈值和载波频率偏移的变化的第二阈值的组合。当同步信号101的SNR大于SNR的第一阈值并且载波频率偏移的变化小于载波频率偏移的变化的第二阈值时，同步引擎114可以进行到设置睡眠阶段持续时间TS。预同步结束标准可以存储在预同步存储器的多个LUT中，其中LUT具有多个质量参数的阈值的组合。
在一实施例中，可以确定第二阶段持续时间TPS2以设置睡眠阶段持续时间TS。可以使用与如上所述用来确定TPS的方法类似的方法来确定TPS2。在一示例中，TPS可以用来近似(approximate)未知的睡眠阶段持续时间TS。因此，可以基于第一阶段310中同步信号101的SNR，并假设睡眠阶段持续时间为TPS来确定TPS2。在一示例中，TPS2在特定的条件下可以设置为0，其中特定的条件诸如大的SNR、极小的载波频率偏移和时序的变化以及短的TPS等的组合。具有TPS2和各质量参数的LUT也可以存储在预同步存储器151中。
随后，当前的时间t2可以用来确定第一阶段持续时间为TPS1＝t2-t1。然后可以使用TS＝TPS-TPS1-TPS2来确定睡眠阶段持续时间。模式控制器115被配置为根据TS来设置睡眠阶段定时器117。同时，在时间t2，模式控制器115可以被配置为启动睡眠阶段定时器117，并且当TS大于睡眠阈值时将电子设备110转换到睡眠阶段320。睡眠阈值可以基于用来传送和接收SS的最小时隙来设置，诸如对应于子帧、帧的持续时间，睡眠阈值可为1ms和10ms。睡眠阈值还可以设置为0ms。
在时间t3，睡眠阶段定时器117到期，并且如果第二阶段持续时间大于0ms，则模式控制器115可以被配置为启动相同网络载波上的第二阶段330。同步信号101可以由在第一阶段中使用的相同本地载波接收。在一实施例中，同步引擎114可以被配置为确定同步参数。
在时间t4，预同步定时器116到期，模式控制器115可以被配置为将电子设备110转换到下一个工作模式。
在一实施例中，如果一个或多个质量参数不满足各预同步结束标准，则睡眠阶段和第二阶段可以省略(omit)。在这种情况下，睡眠阶段持续时间和第二阶段持续时间可以设置为0。
在一实施例中，如果由同步引擎140确定的TPS2可能大于时间t4和t2的差值，则睡眠阶段和第二阶段可以省略。在这种情况下，睡眠阶段持续时间和第二阶段持续时间可以设置为0。
在一实施例中，同步参数还可以在预同步模式300期间被调整到可接受的范围内，因此预同步模式300可以用来将本地载波同步到网络载波(诸如NB-IoT网络的锚定载波)。
如上所述，接收器111可以具有多个本地载波，例如分别同步到NB-IoT网络的锚定载波和非锚定载波的多个本地载波。在一示例中，为了在NB-IoT网络中的非锚定载波上实施预同步模式，可使用10个有效子帧，其中每个有效子帧具有NRS，因此在特定的条件下，没有足够的时间来确定同步参数。另一方面，多个本地载波可以是频率锁定的(frequency-locked)，即两个本地载波之间的差值可以保持为常数(constant)。因此，在一实施例中，基于非锚定载波的预同步模式可以使用与两个网络载波相对应的两个本地载波来实施，诸如如图4所示，在第一阶段中使用第一网络载波(例如锚定载波)，在第二阶段中使用第二网络载波(例如非锚定载波)。
图4示出了根据本发明一实施例的示范性预同步模式400，其中预同步模式400可以基于在两个不同网络载波上传送的同步信号101来实施。在一示例中，图1中的电子设备110可以被配置为实施预同步模式400。根据本发明，预同步模式400可以包含三个阶段：睡眠阶段420夹在第一阶段410和第二阶段430之间，其中第一阶段410在第一网络载波(诸如锚定载波)上实施，第二阶段430在第二网络载波(诸如非锚定载波)上实施。第一阶段410、睡眠阶段420和第二阶段430的持续时间分别是TPS1、TS和TPS2。在一实施例中，TPS1、TS和TPS2的总和等于TPS。
因为预同步模式400的操作类似于预同步模式300，所以为了清楚起见，预同步模式400与预同步模式300相同的描述将会省略。下面将描述预同步模式400和预同步模式300之间的区别。
在预同步模式400中，接收器111可以具有两个本地载波，第一本地载波440和第二本地载波450。第一阶段410可以在第一本地载波440和第一网络载波(诸如锚定载波)之间实施，第二阶段430可以在第二本地载波450和第二网络载波(诸如非锚定载波)之间实施。因此，第一阶段410中的第一载波频率偏移是在第一本地载波440和第一网络载波之间，第二阶段430中的第二载波频率偏移是在第二本地载波450和第二网络载波之间。
在一实施例中，在第一阶段410和第二阶段430中使用的同步信号101可以不同。在一示例中，NPSS和NSSS可以在第一阶段410中用作同步信号101，其中第一网络载波可以是用于NB-IoT网络的下行链路的锚定载波。NRS可以在第二阶段430中用作同步信号101，其中第二网络载波可以是用于NB-IoT网络的下行链路的非锚定载波。因此，可以使用不同的方法来确定第二阶段持续时间TPS2。在一示例中，可以在第二阶段430中使用10个有效子帧来确定同步参数，其中每个有效子帧具有NRS。因此，TPS2可以由同步引擎140从10个有效子帧的持续时间中获得，其中每个有效子帧具有NRS。
图5示出了根据本发明一实施例的概述示范性处理500的流程图。在一示例中，处理500可以由图1中的电子设备110执行以实施预同步模式300。
在S501之前，可以确定或接收预同步持续时间TPS。例如，如上所述，同步引擎114可以被配置为基于从之前的工作模式和/或预同步模式中接收的信号来确定TPS。
该处理可从S501开始，预同步定时器116可以由模式控制器115根据TPS来设置。处理然后进行到S510。
在S510，执行预同步模式的第一阶段。在一示例中，电子设备110被配置为在第一网络载波上执行第一阶段，其中在第一网络载波上可以传送同步信号101。在一实施例中，模式控制器115可以被配置为启动预同步定时器116。同步参数(包含载波频率偏移)可以基于同步信号101(诸如NB-IoT网络中锚定载波处的NPSS和NSSS)来确定。此外，同步参数可以被调整到可接受的范围内。另外，同步信号101的质量可以通过基于同步信号101探测一个或多个质量参数(诸如SNR和载波频率偏移的变化等)来探测。
一个或多个质量参数可以与各预同步结束标准进行对比。在一实施例中，预同步结束标准可以是质量参数的阈值，诸如SNR的阈值等。在另一实施例中，预同步结束标准可以是多个质量参数的阈值的组合，诸如SNR的第一阈值和载波频率偏移的第二阈值等。如上所述，当一个或多个质量参数满足预同步结束标准时，睡眠阶段持续时间TS和第二阶段持续时间TPS2可以分别至少基于同步信号101的质量来确定，如上所述。处理然后进行到S520。
当一个或多个质量参数不满足预同步结束标准时，可重复执行第一阶段，直到预同步定时器116到期或者直到一个或多个质量参数满足预同步结束标准。当预同步定时器116到期时，处理进行到S599并结束。
在S520，睡眠阶段持续时间TS与睡眠阈值进行对比，其中睡眠阈值基于用来传送和接收SS的最小时隙来设置，诸如对应于子帧、帧等的持续时间，睡眠阈值可为1ms和10ms。睡眠阈值还可以设置为0ms。当TS超过睡眠阈值时，处理然后进行到S530。否则，处理进行到S599并结束。
在S530，执行睡眠阶段。在一示例中，模式控制器115可以被配置为启动睡眠阶段定时器117，并将电子设备110转换到睡眠阶段。举例来讲，在睡眠阶段中，接收器111、同步引擎114、传送器119和处理器112的其他组件可以被关闭以节省功率。因此，SS无法被接收或处理。当睡眠阶段定时器117到期时，处理然后进行到S540。
在S540，第二阶段持续时间TPS2与0进行对比。当TPS2大于0时，处理然后进行到S550。否则，处理然后进行到S599并结束。
在S550，可以执行预同步模式的第二阶段。在一示例中，电子设备110被配置为在第一阶段中使用的第一网络载波上执行第二阶段。可以基于同步信号101(诸如NB-IoT网络中DL锚定载波的NPSS和NSSS)来确定同步参数。此外，同步参数可以被调整到可接受的范围内，诸如对于载波频率偏移来说为±100Hz。当预同步定时器116到期时，处理然后进行到S599并结束。
图6示出了根据本发明一实施例的概述示范性处理600的流程图。在一示例中，处理600可以由图1中的电子设备110执行以实施预同步模式400。因为处理600的操作类似于处理500，所以为了清楚起见，处理600与处理500相同的描述将会省略。下面将描述处理600和处理500之间的区别。
如上所述，在处理600中，预同步模式400可以使用两个不同的网络载波来实施。因此，同步信号101在第一阶段和第二阶段中可以不同。在一示例中，同步信号101在S610中可以是第一网络载波处的NPSS和NSSS，在S650中可以是第二网络载波处的NRS。此外，第二阶段持续时间TPS2可以在S610中以不同方式确定，例如通过使用10个有效子帧的持续时间来确定，其中每个有效子帧具有NRS。另外，S650以不同方式实施，例如通过将NRS用作SS来确定同步参数。
在各种示例中，处理器112或处理器112的功能可以用硬件、固件、软件或其组合的方式来实施。在一示例中，处理器112在硬件中实施，诸如处理电路，上述硬件可以包括分立元件(discrete component)、集成电路和特定用途集成电路(Application-SpecificIntegrated Circuit，ASIC)等中的一个或多个。在另一示例中，处理器112的功能可以用软件或固件实施，其中软件或固件包含存储在计算机可读非易失性存储介质(诸如存储器113)中的指令。上述指令在由处理电路执行时，使得处理电路执行各功能。
虽然结合所提出的示范性的特定实施例对本发明的方面进行了描述，但是可以对上述示例进行替换、润饰和变更。相应地，本发明所阐述的实施例旨在是例示性的，并非是限制性的。可在不脱离本发明权利要求所阐述的范围内进行改变。

Claims (20)

1.一种将与网络通信的电子设备从低功率模式唤醒到工作模式的方法，包括：
从所述低功率模式转换到预同步模式，所述预同步模式包含具有第一阶段持续时间的第一阶段和具有睡眠阶段持续时间的睡眠阶段；
在所述预同步模式的所述第一阶段中探测在所述网络的第一网络载波上传送的同步信号的质量；
至少基于所探测的所述同步信号的所述质量来设置所述睡眠阶段的所述睡眠阶段持续时间；以及
当所述睡眠阶段持续时间大于睡眠阈值时，在所述预同步模式期间从所述第一阶段转换到所述睡眠阶段。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述预同步模式的所述第一阶段中探测所述同步信号的所述质量包含在所述第一阶段中探测一个或多个质量参数，所述一个或多个质量参数包含所述同步信号的信噪比、所述电子设备的本地载波和所述第一网络载波之间的载波频率偏移的变化、所述同步信号的到达时间和所述电子设备的处理窗口的开始时间之间的时序的变化以及所述电子设备的移动特征中的至少一个。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述睡眠阶段的所述睡眠阶段持续时间是基于所述预同步模式的预同步持续时间、所述第一阶段持续时间和所述预同步模式的第二阶段的第二阶段持续时间设置的，其中所述第二阶段的所述第二阶段持续时间是至少基于所述一个或多个质量参数确定的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述睡眠阈值是基于用来传送和接收所述同步信号的最小时隙设置的。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述睡眠阶段完成并且所述第二阶段持续时间大于零时，从所述睡眠阶段转换到所述第二阶段，其中在所述预同步模式的所述第二阶段中，所述同步信号在第二网络载波上传送。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一网络载波和所述第二网络载波是窄带物联网网络的相同锚定载波。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一网络载波是窄带物联网网络的锚定载波，所述第二网络载波是所述窄带物联网网络的非锚定载波。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述睡眠阶段比所述预同步模式的所述第一阶段或所述第二阶段中的任一个消耗更少的功率。
9.一种用于从低功率模式唤醒到工作模式的电子设备，包括：
接收器，被配置为从网络接收同步信号；以及
处理器，包含：
模式控制器，被配置为将所述电子设备从所述低功率模式转换到预同步模式，所述预同步模式包含具有第一阶段持续时间的第一阶段和具有睡眠阶段持续时间的睡眠阶段，以及当所述睡眠阶段持续时间大于睡眠阈值时，在所述预同步模式期间将所述电子设备从所述第一阶段转换到所述睡眠阶段；以及
同步引擎，被配置为在所述预同步模式的所述第一阶段中，对在所述网络的第一网络载波上传送的所述同步信号的质量进行探测，以及至少基于所探测的所述同步信号的所述质量来设置所述睡眠阶段的所述睡眠阶段持续时间。
10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述同步引擎被配置为在所述预同步模式的所述第一阶段中通过在所述第一阶段中探测一个或多个质量参数来探测所述同步信号的所述质量，其中所述一个或多个质量参数包含所述同步信号的信噪比、所述电子设备的本地载波和所述第一网络载波之间的载波频率偏移的变化、所述同步信号的到达时间和所述电子设备的处理窗口的开始时间之间的时序的变化以及所述电子设备的移动特征中的至少一个。
11.如权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述同步引擎被配置为基于所述预同步模式的预同步持续时间、所述第一阶段持续时间和所述预同步模式的第二阶段的第二阶段持续时间来设置所述睡眠阶段持续时间，其中所述第二阶段的所述第二阶段持续时间是基于所述一个或多个质量参数确定的。
12.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述同步引擎被配置为基于用来传送和接收所述同步信号的最小时隙来设置所述睡眠阈值。
13.如权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述模式控制器还被配置为当所述睡眠阶段完成并且所述第二阶段持续时间大于零时，将所述电子设备从所述睡眠阶段转换到所述第二阶段，其中在所述预同步模式的所述第二阶段中，所述同步信号在第二网络载波上传送。
14.如权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述接收器被配置为接收在所述第一网络载波和所述第二网络载波上传送的所述同步信号，其中所述第一网络载波和所述第二网络载波是窄带物联网网络的相同锚定载波。
15.如权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述接收器被配置为接收在所述第一网络载波上传送的所述同步信号，其中所述第一网络载波是窄带物联网网络的锚定载波，以及所述接收器被配置为接收在所述第二网络载波上传送的所述同步信号，其中所述第二网络载波是所述窄带物联网网络的非锚定载波。
16.一种非暂存性计算机可读介质，存储有计算机可读指令，所述指令在由处理电路执行时，使得所述处理电路执行将与网络通信的电子设备从低功率模式唤醒到工作模式的方法，所述方法包括：
从所述低功率模式转换到预同步模式，所述预同步模式包含具有第一阶段持续时间的第一阶段和具有睡眠阶段持续时间的睡眠阶段；
在所述预同步模式的所述第一阶段中探测在所述网络的第一网络载波上传送的同步信号的质量；
至少基于所探测的所述同步信号的所述质量来设置所述睡眠阶段的所述睡眠阶段持续时间；以及
当所述睡眠阶段持续时间大于睡眠阈值时，在所述预同步模式期间从所述第一阶段转换到所述睡眠阶段。
17.如权利要求16所述的非暂存性计算机可读介质，其特征在于，所述方法还包括：
在所述预同步模式的所述第一阶段中通过在所述第一阶段中探测一个或多个质量参数来探测所述同步信号的所述质量，其中所述一个或多个质量参数包含所述同步信号的信噪比、所述电子设备的本地载波和所述第一网络载波之间的载波频率偏移的变化、所述同步信号的到达时间和所述电子设备的处理窗口的开始时间之间的时序的变化以及所述电子设备的移动特征中的至少一个。
18.如权利要求17所述的非暂存性计算机可读介质，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述预同步模式的预同步持续时间、所述第一阶段持续时间和所述预同步模式的第二阶段的第二阶段持续时间来设置所述睡眠阶段的所述睡眠阶段持续时间，其中所述第二阶段的所述第二阶段持续时间是至少基于所述一个或多个质量参数确定的。
19.如权利要求18所述的非暂存性计算机可读介质，其特征在于，所述方法还包括：
当所述睡眠阶段完成并且所述第二阶段持续时间大于零时，从所述睡眠阶段转换到所述第二阶段，其中在所述预同步模式的所述第二阶段中，所述同步信号在第二网络载波上传送。
20.如权利要求19所述的非暂存性计算机可读介质，其特征在于，所述方法还包括：
在所述预同步模式的所述第一阶段和所述第二阶段中接收在窄带物联网网络的锚定载波上传送的所述同步信号。
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